近年来,随着新兴国家工业现代化的快速推进,环境污染日趋严重,尤其以水质污染为甚;与此同时,石化资源日益耗竭,使工业现代化面临着不可持续发展的严峻挑战。因此,利用丰富的、可再生的、绿色环保的生物质资源,开发新型生物质吸附材料,以解决当前的环境污染问题和替代部分石化资源,被认为是可行的途径,正受到广泛关注。纤维素是自然界中分布最广泛的天然高分子材料,具有生物相容性、可降解性和可再生性等特点,是树木、农作物秸秆等生物质资源中的主要成分。从这部分生物质资源中提取纳米级尺寸的纤维素作为结构单元,借助其高比表面积和丰富的活性官能团设计、裁剪和组装成三维网状结构的功能性杂化气凝胶,探索用作环境吸附材料,已成为当前的研究热点。本研究以紫穗槐为原材料,通过化学预处理与机械处理相结合的方法制得纳米纤维素,并使之分别与氧化石墨烯、四氧化三铁杂化制得基于纳米纤维素的杂化气凝胶。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪、振动磁化强度测试等对制备过程中各组分的形貌特征、化学成分及杂化气凝胶的形貌特征、化学组分和磁力等进行了表征与分析;在此基础上,进一步探索了纳米纤维素基杂化气凝胶对水中油污、染料以及重金属离子的吸附作用,及不同比例的杂化气凝胶对吸附性能的影响,进而确定了优化的工艺配比。主要研究结果和结论如下:(1)以紫穗槐为原材料,经化学预处理与高压均质机械处理联合制备出了直径分布在10-20nm之间、长度在微米级的纳米纤维素。(2)以纳米纤维素和改进Hummers制备的氧化石墨烯为原材料,通过杂化复合,成功制备了纳米纤维素/氧化石墨烯杂化气凝胶。SEM观察表明,纳米纤维素均匀分布在氧化石墨烯片层上,两者均保持了原有形态,彼此通过官能团间的物理吸附作用实现复合。当纳米纤维素与氧化石墨烯复合比例为8:2时,杂化气凝胶对染料甲基蓝的吸附效果最优,吸附量为265.6mg/g,并可多次重复使用。加入适量的疏水剂使得气凝胶具有一定的疏水吸油功能,水的静态接触角为132.5°,气凝胶的吸油量(机泵油)约为其自身重量的25.6倍。(3)以纳米纤维素与四氧化三铁为原材料,通过共混复合,成功制得纳米纤维素/四氧化三铁杂化气凝胶。SEM观察表明,四氧化三铁附着在纳米纤维素上,赋予了杂化气凝胶一定的磁性。磁滞曲线分析表明,纳米纤维素/四氧化三铁杂化气凝胶的磁饱和强度为53.1emu/g,剩磁为5.5emu/g以及矫顽力为86Oe,说明杂化气凝胶具有良好的铁磁性。当纳米纤维素与四氧化三铁质量比为1:1时,杂化气凝胶对六价铬离子的吸附去除率达到最大值52.63%。上述研究结果表明,以纳米纤维素为模板,杂化复合各种功能性无机纳米材料,可使纳米纤维素基杂化气凝胶在水污染吸附净化领域具有潜在用途。以此为基础,设计、裁剪构筑具有巨大比表面积、良好可重复利用性和独特功能特性的纳米纤维素基先进吸附材料,是未来的探索方向。