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随着资源与环境问题的日益突出,生物质能源成为化石资源的最佳替代品。生物质材料具有资源丰富、来源广、可再生以及可生物降解等特点,使其得到广泛的发展与应用。生物质基多孔材料不仅具有传统多孔材料的优良特性,如力学、电学、光学、声学和热学等,而且具有可再生、生物相容性以及可生物降解等特性,因此其在化工、建材、医药和环保等诸多领域具有广泛的应用前景。课题以纤维素(Cellulose)、壳聚糖(Chitosan, CS)和琼脂(Agar)为原料,环氧氯丙烷为交联剂,制备了壳聚糖/琼脂(CS/agar)、纳米纤维素/壳聚糖/琼脂(CNCs/CS/ agar)和碱脲溶解体系纤维素/琼脂多孔超轻质复合材料。通过傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometry, FTIR)、 X-射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、场发射扫描电镜(Field emission scanning electron microscopy, FESEM)、热重分析仪(Thermogravimetric analysis, TGA)、导热系数测试仪及万能力学试验机等现代分析技术对所制备的多孔复合材料进行结构和性能表征测试。本文具体研究工作如下：(1)采用壳聚糖、琼脂、纳米纤维素为原料,通过循环冻融法分别制得壳聚糖/琼脂、纳米纤维素/壳聚糖/琼脂多孔超轻质复合材料。研究结果表明,壳聚糖与琼脂质量比为4：3时,所制得CS/agar多孔材料吸水倍率最高,为50倍。纳米纤维素、壳聚糖和琼脂的质量比为4：57：43时,CNCs/CS/agar多孔材料吸水倍率可达45倍。同时,与CS/agar相比,其压缩性能可由0.04MPa增大至0.21MPa。在不同pH值缓冲溶液中进行pH稳定性测试,结果表明,在不同pH值下,样品仍能保持样品形状的稳定性。CNCs/CS/agar多孔复合材料的密度、导热率、孔隙率分别为0.033g/cm-3, O.021W·m-1·k-1和98.6%,说明CNCs/CS/agar是一种孔隙率较高、较轻质的多孔隔热材料。(2)以石墨烯(graphene)为无机纳米增强相,分别制备得到石墨烯／壳聚糖／琼脂(graphene/CS/agar)和石墨烯／纳米纤维素／壳聚糖／琼脂(graphene/ CNCs/CS/agar)多孔复合材料。本研究探索了不同添加量石墨烯对多孔复合材料的影响。实验结果表明,石墨烯增强了多孔材料的疏水性,石墨烯含量为0.5%时,对多孔复合材料产生的影响最小,多孔复合材料仍具有较高的吸水倍率,graphene/CS/agar和graphene/CNCs/CS/agar的吸水倍率分别为43倍和41倍；同时,石墨烯加入后提高了多孔复合材料的力学性能,与CS/agar相比,graphene/C S/agar的压缩强度由0.04MPa提高到0.23MPa；与CNCs/CS/agar相比,graphene/CNCs/CS/agar的压缩强度则由0.21MPa提高到0.58MPa,分别提高了约5倍和2.8倍；石墨烯的加入提高了多孔复合材料的导热系数,graphene/CS/agar和graphene/CNCs/CS/agar的导热系数分别为0.052和0.045W·m-1·k-1,仍具有良好的隔热性。多孔复合材料的密度、孔隙率和pH稳定性等性能改善较小。(3)采用4mol/L的尿素溶液溶解琼脂配置得到琼脂尿素溶液,环氧氯丙烷为交联剂,与溶于碱脲体系的纤维素溶液共混制备得到纤维素/琼脂多孔复合材料。形貌显微结构、压缩性能和吸水、吸油测试结果显示该多孔复合材料具有均匀的多孔结构、良好的抗压性能与吸水和吸油倍率。在此溶解体系中,琼脂在50℃亦可形成凝胶；同时,纤维素的半刚性分子可作为骨架,支撑整个多孔结构,提升了多孔复合材料的力学性能。纤维素/琼脂多孔复合材料亦具有较低密度(0.036-0.044g·cm-3)、高孔隙率(97.4%-98%)和低导热系数(0.033~0.042 W·m-1·k-1),因此纤维素/琼脂多孔复合材料也是一种超轻质的隔热性能优异的材料。(4)将纤维素/琼脂共混溶液滴入5%HCl和5%CaCl2凝固浴中形成小球状多孔复合材料,对其进行孔雀石绿(Malachite green, MG)溶液的吸附研究,探讨吸附时间、氯化钠浓度、孔雀石绿溶液pH值、染料的初始浓度以及温度对吸附的影响,并对其进行吸附动力学模拟,研究表明,随着MG初始浓度的增大,纤维素/琼脂多孔复合材料对MG的最大吸附量可达108mg/g。对100mg/L的MG溶液进行吸附,吸附平衡时间约为7h, MG溶液的最佳pH值为4～5之间,氯化钠的加入与MG形成竞争吸附关系,不利于吸附的进行。纤维素/琼脂多孔复合材料对MG的等温吸附符合Langmuir模型。