纳米纤维素具有独特的物化性质,如生物相容性、生物可降解性和优异的机械性能等,在纳米复合材料、薄膜、超级电容器、电子材料等领域具有广泛的应用前景。因此,如何绿色、高效的规模化生产纳米纤维素引起了研究人员的广泛兴趣。本论文以漂白针叶木硫酸盐浆（BSKP）为原料,采用稀硫酸预处理联合高压均质的办法制备高得率的纤维素纳米晶体（CNCs）和纤维素纳米纤丝（CNFs）。同时,以化机浆为原料,通过上述方法制备含木素的纤维素纳米纤丝（LCNFs）。将高压均质得到的CNFs和LCNFs用于PVA复合薄膜的增强相,探究其对薄膜材料的力学性能、耐水性和透光率的影响。将水解残渣通过TEMPO氧化和肼基化表面改性处理制备纳米纤维素气凝胶,并探究其对阴阳离子染料的吸附性能和吸附作用机理。主要研究内容如下:（1）以BSKP为原料,先通过稀硫酸预处理制备了CNCs,探究了反应温度、水解时间、稀酸浓度以及浆料浓度的影响,确定了最佳反应条件为:酸浓度为0.3 wt.%,反应温度为160℃,水解时间为2 h,浆料浓度为3-4 wt.%,在此条件下制备的CNCs呈晶须状,长度分布范围为150-500 nm,宽度分布范围为10-60 nm,得率约16%;然后以分离的纤维素固体残渣（CSR）为原料,采用高压均质法制备CNFs,在138 MPa压力条件下均质6次获得的CNFs呈纤丝状,长度分布范围为600-1000 nm,宽度分布范围为10-40 nm,得率约70%。与浓硫酸法制备的纤维素纳米晶体相比,本文制备的CNCs具有更优异的热稳定性。与CNCs相比,CNFs具有更高的长径比,更有利于作为复合材料的增强相。（2）以BSKP和化机浆（CMP）为原料,通过上述方法分别制备CNF和LCNF。将CNF和LCNF作为增强相与PVA材料进行掺杂,通过流延法成膜的方式,得到CNF＆PVA、LCNF＆PVA复合膜材料。通过力学性能的表征,确定纳米填料的最佳添加量为8 wt.%,然后探究不同形貌的CNF、LCNF对薄膜力学性能、耐水性、透光性和紫外阻隔性能的影响。结果表明,均质6次的CNF和均质8次的LCNF对薄膜材料的增强效果最好,相较于纯PVA膜材料,拉伸强度分别提高32.82%和92.15%。同时,随着不同形态CNF和LCNF的掺杂,复合薄膜的耐水性能均有所提高。与CNF＆PVA薄膜相比,LCNF＆PVA薄膜的透光性较差,而LCNF＆PVA薄膜的紫外阻隔性能更好,尤其是在275-200 nm的UVC区域。（3）以CSR为原料,通过TEMPO氧化和己二酸二酰肼处理,得到肼基化的纳米纤维素,使其与醛基化的PEG通过腙交联化学反应制备纳米纤维素气凝胶。通过气凝胶对阴阳离子染料的吸附能力探究可知,该气凝胶为阴离子气凝胶,可以选择性吸附如亚甲基蓝、灿烂绿阳离子染料,最大吸附量分别为85.47 mg·g-1和122.1 mg·g-1。通过吸附动力学、吸附等温线和颗粒内扩散模型模拟可知,该气凝胶的吸附过程是以化学吸附为主导的化学吸附和物理吸附协同作用的过程。