现阶段,在环境污染和化石资源日益枯竭的双重压力下,人类社会发展遇到了前所未有的困境。天然高分子作为取之不竭、用之不尽的可再生资源,如何高效利用并开发高附加值产品,已成为国际前沿研究领域,受到越来越广泛的关注。特别是天然高分子官能团丰富、可降解、生物相容、无毒无害等卓越的性能,使其在污水处理、生物医学等领域具有巨大的应用价值。本文主要采用纤维素、壳聚糖、酪蛋白三种来源广泛的天然高分子作为原料,采用新型方法分别制备得到了pH敏感型再生纤维素分离膜、力学性能和耐酸性增强的壳聚糖吸附微珠、聚多糖多层水凝胶以及通过酪蛋白辅助制备得到的多级结构ZnO微球。具体研究结果如下:　　 pH敏感型再生纤维素分离膜的制备、表征及应用研究将溶解在NaOH/硫脲新型绿色溶剂体系中的纤维素溶液在玻璃基板上流延,再将其浸渍在壳聚糖醋酸稀溶液中凝固再生,成功制备出了纤维素/壳聚糖复合膜。采用元素分析(EA)、差示扫描量热法(DSC)和傅里叶变换红外光谱(FHR)对复合膜的组成进行了分析,证实了再生纤维素膜中壳聚糖的存在。衰减全反射傅里叶转化红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电镜(SEM)显示壳聚糖分布在再生纤维素膜的表面;且与纯纤维素膜相比,复合膜的表面和断面显示出更加致密的均匀多孔结构,使得复合膜的机械性能比纯的纤维素膜有所提高。另外,利用微型平板膜设备,对该复合膜的纯水通量和对Cu2+的截留性能进行了测试。结果显示,该复合膜不但保持了较高的纯水通量水平;并且由于壳聚糖的引入,赋予了它极高的cu2+截留性能;同时,对Cu2+截留性表现出pR敏感性。　　 力学性能和耐酸性增强的壳聚糖微珠的制备及表征研究将2 wt％的壳聚糖醋酸水溶液逐滴滴加到0.5wt％的纤维素NaOH/硫脲水溶液中,成功制备出了表面包覆纤维素的壳聚糖微珠。采用X-射线光电子能谱(XPS)对该复合微珠的表面组成进行了分析,证实了微珠表面纤维素的存在。采用SEM对微珠的表面及截面微观形貌进行了观测;结果显示,复合微球表面呈现多孔结构,该多孔结构是包覆于壳聚糖微珠表面的再生纤维素涂层的微观结构。由于微珠的力学性能难以测试,因此,本部分工作采用相同的方法,制备成复合壳聚糖膜,进而对其的力学性能进行了表征;结果显示,与纯壳聚糖膜相比,复合壳聚糖膜的力学性能得到了增强。将壳聚糖微珠浸泡在pH=2的HCI的水溶液中,对其耐酸性进行了检测;结果显示,复合壳聚糖微珠的耐酸性与纯壳聚糖微珠相比,得到了改善。对Fe3+的吸附性能测试结果显示,表面涂覆纤维素后,壳聚糖微珠的吸附性能并没有受到影响。　　 聚多糖多层水凝胶的制备、表征及应用研究利用layer-by-layer(LbL)的方法,将含有交联剂的琼脂糖凝胶核在聚多糖水溶液和交联剂溶液中交替、反复浸渍,成功制备得到了聚多糖多层水凝胶。选用戊二醛和对苯二甲醛作为交联剂分别制备出了pH非敏感和pH敏感型壳聚糖多层水凝胶。采用壳聚糖单层水凝胶对壳聚糖多层水凝胶层厚控制因素进行了研究;研究结果显示,层厚增长是由交联剂在高分子溶液中的扩散过程决定的。按照相同的方法,选用Al3+作为交联剂制备出了羧甲基纤维素多层水凝胶。根据不同交联体系的结果,本部分工作对多层水凝胶形成机理进行了分析。采用SEM对壳聚糖和羧甲基纤维素多层水凝胶微观结构进行了观测;结果显示,壳聚糖和羧甲基纤维素多层水凝胶中各层均为网络大孔结构,且壳聚糖水凝胶每一层中又由若干亚膜层组成,其整体呈现多级多层结构。采用不同形状的凝胶核,能制备出各种形状的壳聚糖多层水凝胶。pH敏感型壳聚糖多层水凝胶在较低pH介质中呈现LbL剥离式溶解过程。另外,将“洋葱状”壳聚糖多层水凝胶作为软骨细胞组织工程支架材料,并采用SEM观察软骨细胞在支架上附着和增殖,结果显示该材料具有良好的生物相容性。　　 酪蛋白胶束辅助多级结构ZnO微球制备及表征研究将一定量的酪蛋白溶液、锌氨溶液以及无水乙醇按一定比例混合,得到的溶液通过水热法进行反应,成功制备出了由纳米ZnO颗粒组装而成的多级结构ZnO微球。该微球宏观尺寸范围为500 nm-3μm,构成它的纳米ZnO颗粒尺寸约为30 nm。采用X-射线粉末晶体衍射(XRD)对该多级结构ZnO微球的晶体结构进行了分析,表明其为典型的纤锌矿晶体结构。通过调控Zn2+浓度、氨水浓度、酪蛋白浓度以及无水乙醇浓度,对多级结构ZnO微球的制备条件进行了优化。通过升高水热反应温度,多级结构ZnO微球实现了从实心到空心的转化,并对空心结构形成机理做出了解释,认为其是一种典型的奥斯瓦尔德熟化过程。通过对照实验,研究了酪蛋白、氨水对多级结构ZnO微球形成的贡献;研究了酪蛋白对ZnO晶体生长的调控机制。依据FTIR和热失重(TG)的结果,并结合海藻酸钠/氨水体系中制备得到的ZnO微球的结构差异,还对多级结构ZnO微球的自组装机理做了推论,认为多级结构ZnO微球是通过酪蛋白胶束与不同大小的ZnO纳米颗粒聚集体之间反复捕获、解脱,碰撞、融合过程中形成的。采用相同的方法,还成功制备得到了多级结构CuO微球。由此,本工作建立了一种在酪蛋白胶束/氨水体系中,通过水热反应,制备多级结构金属氧化物的简便方法。　　 本文制备、研究的天然高分子基新材料均属于原创性探索研究。