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纤维素广泛地存在于绿色植物中,来源丰富,可再生,成本低廉,是具有开发潜力的生物质材料。近年来,以秸秆为代表的纤维素原料的主要处理方式为焚烧或者填埋,不仅造成了环境污染,同时也浪费了资源。但是,纤维素由于自身致密的三维网状结构,难溶于水和一般溶剂,而改性存在改性效果差或工艺复杂等不足,不适合工业化应用。离子液体作为一种新型的有机绿色溶剂,具有蒸汽压极低、热稳定性好和生物降解性好的优点。本文针对以上问题,以纤维素为原料,采用离子液体处理和化学改性相结合的方式高效制备纤维素衍生物,并研究了该材料在重金属吸附、生物柴油催化和抗菌方面的应用。首先研究离子液体对纤维素的溶解情况,采用一步法合成了一系列烷基磷酸盐离子液体,测定离子液体的粘度和溶解纤维素的效果,并利用FTIR、1H NMR、XRD和SEM对产物结构进行表征,筛选出高效处理纤维素的离子液体[EMIM][DEP]。由FTIR和SEM可以发现,经过离子液体处理后,纤维素保持原有的特性,本身并没有引入新的基团,但由原来致密的柱状结构变为小颗粒,同时直径减小,结构变松散。通过1H NMR、XRD进一步表征了纤维素的结构,证明离子液体处理后纤维素的结构由纤维素Ⅰ型转变为纤维素Ⅱ型。其次,通过离子液体处理与化学改性相结合的方法制备了纤维素的衍生物。将制备的纤维素衍生物分别用于吸附重金属铜离子、催化制备生物柴油和抗菌。在吸附重金属铜离子的实验中,吸附剂吸附重金属离子的过程符合二阶动力学模型和Freundlich热力学模型。吸附的最佳pH为5.5。整个吸附过程在30 min内基本完成,吸附速度较快。298.15 K的条件下,Cu2+最大平衡吸附量可达到109.27 mg·g-1。在催化油酸甲酯化合成生物柴油的实验中,催化过程可以在较为温和（60℃）的条件下进行。在催化剂SC（磺化纤维素）催化油酸甲酯化的反应中,得出的最佳反应条件是:醇酸摩尔比为12:1,催化剂的量为5.0%,反应时间8 h,反应温度60℃。最佳条件下,油酸的酯化率为96.9%。在催化剂LSC（片层状磺化纤维素）催化油酸甲酯化的反应中,最佳反应条件是:醇酸摩尔比为12:1,催化剂的量为2.5%,反应时间8 h,反应温度60℃。最佳条件下,油酸的酯化率为97.0%。在抗菌实验中,选取大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模型菌,抗菌剂SC对大肠杆菌的抑菌率达到了88.7%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到了46.2%。抗菌剂LSC对大肠杆菌的抑菌率达到了95.8%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到了50.3%,制备的两种纤维素衍生物均拥有良好的抗菌性能,尤其对大肠杆菌的抗菌效果较好。综上所述,本文运用了离子液体处理与化学改性相结合的方法制备纤维素衍生物,并将其应用于重金属吸附、生物柴油催化和抗菌的实验,提供了纤维素衍生物制备的实验资料和技术支撑,同时拓宽了纤维素衍生物在环境、能源和生物医学领域的研究和应用。