硫酸酯化纳米纤维具有高溶胀和高分散性等优点,在生物医药和纳米颗粒分散等领域具有巨大的应用前景。目前硫酸酯化纳米纤维主要通过硫酸水解和三氧化硫以及氯磺酸等试剂的酯化改性制备。然而,这些方法存在产率低和表面性能难以调控等缺点。因此,开发一种安全、快速、高效以及表面功能可控的硫酸酯化生物质纳米纤维的制备方法具有重要的意义。本文以甘蔗渣、棉布织物、木块和甲壳素粉末等废弃生物质为原料,采用衍生纳米化的策略,即通过氨基磺酸对其进行硫酸酯化改性并结合机械处理的方式制备硫酸酯化生物基质纳米纤维。通过固体核磁碳谱、傅里叶红外光谱、元素分析、热重分析、电导滴定和原子力显微镜等手段,系统研究硫酸酯化的机理、动力学、硫酸酯化生物质的纳米化机制和表面化学以及尺寸的变化规律,从而实现硫酸酯化生物基质纳米纤维的可调控制备。此外对硫酸酯化生物基质纳米纤维的潜在应用进行了探讨。主要研究包括以下几个方面:（1）机械力活化辅助硫酸酯化纤维素纳米纤维（BSCNFs）的制备及其性能研究。以废弃甘蔗渣为原料,在少量N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂活化下,通过球磨机械剪切力活化辅助氨基磺酸酯化改性,同步实现甘蔗渣纤维的功能化和纳米化。研究结果表明,酯化改性形成的硫酸半酯（-OSO3-）基团有利于甘蔗渣纤维的纳米化。通过改变机械力强度和酯化程度,可以调控甘蔗渣纤维的纳米化程度和产物BSCNFs的表面特性。随着机械活化强度的提高或者酯化试剂比例的增大,产物BSCNFs的取代度随之增大,但其尺寸和聚合度随之减小。当取代度大于0.04时,甘蔗渣可被完全纳米化,所制备BSCNFs的直径、聚合度和取代度分别约为10±5nm、810-930和0.02-0.15。通过对BSCNFs性能的表征分析,发现其具有较高的热稳定性和水分散性。（2）非均相衍生纳米化制备硫酸酯化纤维素纳米纤维（SCNFs）及其纳米颗粒分散性的研究。通过选取具有高纯度纤维素的棉布作为原料,以进一步探究氨基磺酸与纤维素的反应机理。结果表明,氨基磺酸与纤维素的主要反应位点为C6位羟基。分别采用DMF和水两种溶剂预处理原料,探究了溶剂预溶胀对反应效果的影响机制,纤维素在反应1小时后即可达到较高取代度,两种溶剂溶胀后最高取代度分别约为0.34和0.39。表明硫酸酯化反应的效率与酯化试剂浓度正相关。酯化改性后经过机械处理制备SCNFs,产物SCNFs的取代度、电位和电荷密度随着反应时间和温度的增加而增大,而产率、尺寸和聚合度等则随之减小。这说明通过改变反应条件可对产物SCNFs的特性进行调控。鉴于SCNFs表现出较高的zeta电位,最后探索了其对碳纳米管和纳米氧化锌的分散稳定性,两种分散体系都可稳定15天以上,且分散稳定性随着SCNFs取代度的增加而上升。（3）非均相衍生纳米化制备硫酸酯化木质纤维素纳米纤维（LCNFs）及其抗紫外性能研究。分别以桦木和樟子松为原料,利用氨基磺酸进行硫酸酯化改性。结果表明,木质素和半纤维素的存在未明显抑制木质纤维素的硫酸酯化反应,结合机械处理可制备出具有较高表面电荷密度的LCNFs。通过反应动力学对比,发现桦木较樟子松具有更快的反应速率和更高的反应取代度,反应2小时后制备得到LCNFs表面电荷密度可达2.1 mmol/g。基于木质素固有的抗紫外性能,制备出的LCNF膜也表现出一定的抗紫外特性,其对紫外光线的吸收率随着木质素含量的增加而增大,最高吸收率可达99.6%。由于LCNFs膜的力学性能较差,通过与聚乙烯醇（PVA）复合可明显提高其拉伸强度。此外,LCNF/PVA复合膜的抗紫外性能随着木质素含量的增加而增强。（4）非均相衍生纳米化快速可控制备硫酸酯化甲壳素纳米纤维（Ch NS）。为拓展其他生物质硫酸酯化纳米纤维的制备,探究以甲壳素为原料,采用氨基磺酸进行硫酸酯化改性,并通过机械处理制备Ch NS。结果表明,甲壳素的氨基磺酸可实现快速高效硫酸酯化,且该硫酸酯化反应符合一级反应动力学模型,其反应速率常数和反应活化能分别为0.18 min-1和109 KJ/mol。制备得到的Ch NS的直径约为4-6 nm,长度约为100-600nm,并且具有优异的水分散性能。通过原子力显微镜、XRD晶体尺寸分析和浊度法分析等,探究了反应条件对Ch NS尺寸和性能的影响机制。发现Ch NS的溶胀效果、取代度和电荷密度随着反应时间、温度和浓度的增加而增大,而尺寸则随之减小。另外,发现尿素的加入可以抑制酯化反应体系中甲壳素的反应活性,同时避免其过度降解。因此,可通过添加尿素进一步调控产物Ch NS的尺寸和取代度。