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本文主要研究了细菌纤维素分子作用域大小,在此基础上设计细菌纤维素一维无机纳米杂化纤维。探讨杂化纤维微观结构对其性能影响并开展杂化纤维的应用研究。主要内容如下：1.采用液体簧振动力学谱方法对细菌纤维素凝胶进行挥发过程中实时检测,测量的物理量是衬底和沉积在衬底上面的待测样品组成的复合系统的共振频率(f)与内耗(Q-1)随时间(t)或温度(T)的变化。实验结果表明：细菌纤维素凝胶系统中的水分子在纤维素分子作用下可分为无序水、过渡态水和有序水,并分析出纤维素分子作用域大小。2.通过细菌纤维素分子模板效应,在细菌纤维素纳米纤维表面进行Pt4+原位化学还原反应,制备出燃料电池用Pt/BCF电催化剂。采用SEM、TEM、XRD对Pt/BCF电催化剂的微观结构进行表针。TEM和XRD分析结果表明：3-4 nm Pt纳米晶均匀分散于细菌纤维素纳米纤维表面。循环伏安法测试表明：Pt/BCF催化活性高达34.8 m2/g。由细菌纤维素膜和杂化纤维组装成燃料电池的输出功率达12.1mW/cm2,显示出细菌纤维素膜在燃料电池领域有较大应用潜力。3.通过细菌纤维素分子模板效应,在细菌纤维素纳米纤维表面进行Ag+原位化学还原反应,制备Ag/BCF饮用水高效杀菌剂。采用SEM、TEM、XRD对Ag/BCF杀菌剂的微观结构进行表针。Ag/BCF的TEM照片显示了1.5 nm银纳米晶均匀的附着在细菌纤维素表面。结合XRD和UV-vis等分析结果,探测出纳米银在细菌纤维素表面生长机制。饮用水的微生物去除实验表明：Ag/BCF杂化纤维素可快速实现饮用水的微生物去除。4.通过细菌纤维素分子模板效应,在细菌纤维素纳米纤维表面进行Pd2+和Cu2+原位化学还原反应,制备Pd-Cu/BCF二元化学脱氮催化剂。采用TEM、XRD、XPS和FTIR等测试手段对Pd-Cu/BCF催化剂的微观结构进行表针。Pd-Cu/BCF杂化纤维的化学脱氮实验和循环使用实验结果显示出Pd-Cu/BCF催化剂具有优异的催化活性和使用寿命。5.采用细菌纤维素的分子印迹效应,实现了TiO2纳米晶在细菌纤维素纳米纤维表面的均匀排布。结合微观测试和氮吸脱附实验结果,阐述并初步证实了TiO2纳米晶在纳米纤维表面的生长机制。通过TiO2/BCF和商业化催化剂P25的光催化性能测试,结果表明TiO2/BCF杂化纤维的光催化性能明显优于P25,显示出TiO2/BCF杂化纤维用于光催化降解有机废水的巨大优势。6.利用细菌纤维素分子配位效应,实现CdS纳米晶在细菌纤维素纳米纤维表面的均匀生长。依据CdS/BCF微观分析结果,阐明了CdS纳米晶在纤维表面的生长机制。CdS/BCF杂化纤维的XRD分析结果表明,CdS纳米晶在细菌纤维素分子力诱导下,实现了立方晶型向六方晶型的低温转变。在可见光激发下测试了CdS/BCF、P25和CdS粉末光催化性能,催化反应速率常数分别为0.012min-1、0.0104 min-1和0.00013 min-1。CdS/BCF杂化纤维循环使用测试表明：其循环使用5次后,依然保持较高的催化活性,显示其具有较大的工业应用潜力。