1、材料工業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè);新材料是材料工業(yè)發(fā)展的先導，是重要的戰(zhàn)略新興產業(yè)。然當前石化資源為基礎的原材料面臨不可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，因此高效開發(fā)利用可再生、可循環(huán)利用的生物質資源，替代部分石化資源，是解決可持續(xù)發(fā)展瓶頸的有效途徑。為充分利用資源豐富的生物質資源材料制造先進新材料，探索生物質資源高附加值利用的新途徑，本研究嘗試利用有機-無機技術，探索制備了生物質納米纖維素纖維和納米纖維素基新材料，并構建了木材-無機納米復合材料和木材-有機

2、-無機納米復合材料;然后，從結構表征和性能測試兩方面初步分析了各類生物質基材料的微觀結構、雜合機理和基本性能，得出如下結論:
　　(1)以紫穗槐、麥秸稈、楊木和桑枝等生物質資源材料為原料，采用高速研磨+高壓均質的機械處理方法分別制得直徑為5-30nm、長徑比為100-1000的納米纖維素;采用堿性TEMPO/NaClO/NaBr氧化體系預處理，分別制得直徑為2-7nm、長徑比為300-1000的納米纖維素;同一處理工藝下，以紫穗槐

3、納米纖維素的結構最為精細均勻;相同機械處理條件下，堿性TEMPO氧化體系預處理比中性TEMPO氧化體系預處理制得的紫穗槐納米纖維素的結構精細均勻。
　　(2)納米纖維素與無機納米材料可通過表面官能團間的弱界面相互作用力復合，并保留了兩相原始的聚集態(tài)結構。其中，納米纖維素-氧化石墨烯氣凝膠的密度可達2.257mg/cm3，孔隙率達99.86％，對亞甲基藍分子的吸附量達265.6g/g，可成為一種有效的污水凈化處理材料;對該氣凝膠進行

4、疏水處理后，其對機油的吸附能力可達125g/g，對水的靜態(tài)接觸角可達132.5°，可成為一種有效的油水分離材料;納米纖維素-四氧化三鐵氣凝膠的密度和孔隙率分別達7.01 mg/cm3和99.71％，磁飽和強度為58.6emu/g，剩磁為5.5emu/g，矯頑力為86 Oe，呈典型的鐵磁性;對Cr(Ⅵ)的單位吸附率（單位去除率）可達52.63％，可成為一種較有效的污水重金屬離子凈化處理材料;納米纖維素-二氧化硅超疏水納米紙的靜態(tài)水接觸角高

5、達158°，在食品包裝、微流體芯片等領域有潛在用途。
　　(3)分別以木材的微毛細管系統(tǒng)和大毛細管系統(tǒng)為容器，利用Sol-Gel反應，構建了基于細胞壁內的木材-無機SiO2納米復合材料和基于細胞腔內壁的木材-無機SiO2納米復合材料。其中，基于細胞壁內的木材-無機SiO2納米復合材料中，無機納米SiO2以無定形聚集態(tài)留存于細胞壁內，并與纖維組分化學鍵合;無機組分的含量受木材細胞壁中初始含水率影響顯著，含水率越高，則納米SiO2的產

6、量越大;經KH550或KH570修飾處理后，該材料的靜態(tài)水接觸角最大可達143°，最大熱解溫度較未處理木材可提高27℃，相應的耐磨性和防腐能力也較未處理木材有不同程度的提高;基于細胞腔內壁的木材-無機SiO2納米復合材料中，SiO2呈球體狀，直徑為300nm左右，均勻分布在細胞腔內壁上，與纖維組分化學鍵合，經疏水物質進一步處理后，該材料的靜、動態(tài)水接觸角均超過150°，達到了超疏水效果。采用溶液共沉淀法，在木材細胞腔中原位產生了Fe3O

7、4顆粒，構建了基于細胞腔內壁的木材-無機Fe3O4納米復合材料，其無機顆粒的粒徑為200-300nm，均勻鑲嵌在細胞腔內壁上;經疏水處理后，該材料的靜態(tài)水接觸角達到151°，磁飽和強度達到0.513emu·g-1，為超疏水磁性功能木材。
　　(4)分別以MMA、PEG200DMA和GMA-PEG200DMA為有機單體和TEOS為無機前驅體，采用Sol-Gel法，制備了對應的有機-無機納米復合材料，并依據(jù)熱穩(wěn)定性和無機相的分散均勻性

8、，篩選確定KH570的優(yōu)化含量為20wt％;在此基礎上，以GMA-PEG200DMA為單體體系構建了木材-有機-無機納米復合材料，其中，無機SiO2以50nm以下甚至分子水平與有機聚合物均勻復合，有機-無機體與木材化學鍵合，三相界面復合良好，且體在木材內的聚集態(tài)為無定形態(tài);此時，木材-有機-無機納米復合材料的初始熱解溫度和最大熱降解溫度較未處理木材分別提高55℃和53℃，呈現(xiàn)良好的熱穩(wěn)定性，其抗彎強度、抗壓強度、硬度和防腐失重率分別較未