纤维素是地球上含量巨大的天然可再生高分子资源。其来源广泛,具有绿色可再生、可生物降解、廉价易得和环境友好等优点。随着人类社会的发展,地球环境不断地被破坏和污染,开发和利用环境友好的可再生资源成为解决这些问题手段之一。本论文以可再生资源纤维素为原料,系统地研究并制备了一系列新型功能材料。为纤维素的开发和高值化利用提供了新的思路和方法,同时也为实际应用提供了一定的理论依据和实验数据支持。(1)利用纳米纤维素为介孔模板制备了一系列孔径可控的介孔钛硅催化材料,并对所制备的样品进行了详细的表征以及用于苯乙烯的催化氧化实验和过程机理研究,结果表明所制备的催化材料具有较高的比表面积(425 m2 g-1～516m2g-1),孔径尺寸范围在2 nm到8 nm之间。活性配位钛能够有效地生成于无定型二氧化硅骨架结构中。用于苯乙烯催化氧化的结果显示,催化剂最佳硅钛比为20:1。对所制备的不同孔径的催化剂评价结果表明:氧化产物的选择性受介孔催化材料孔径尺寸的影响。同时,实验提出了催化反应可能的中间过程。(2)利用纳米纤维素为模板材料制备出了一系列W/SiO2介孔催化材料,实验对样品进行了系统表征并用于模拟燃油的氧化脱硫性能实验及过程机理研究。结果显示所制备的催化材料样品的比表面积为344 m2 g-1～535 m2 g-1,通过在合成过程中加入天然可再生纳米纤维素可有效控制催化剂材料的孔径范围在2 nm～10nm。对催化剂的评价结果表明,Si:W摩尔比为20:1、孔径为10nm的样品表现出最优的催化性能。对不同含硫化合物氧化脱硫难易程度为:二苯并噻吩最易脱除,其次是4,6-二甲基二苯并噻吩和苯并噻吩。通过对反应过程分析可知,所制备的催化材料在催化氧化反应过程的同时完成了对氧化产物吸附过程,实现了一步即可完成模型油品的脱硫过程。(3)采用纤维素与聚乙烯醇为原料,利用纤维素的NaOH/尿素溶液与PVA水溶液通过环境友好的物理交联方法成功制备了纤维素/聚乙烯醇复合材料。同时利用原位再生的方法在纤维素聚乙烯醇复合材料上负载四氧化三铁纳米粒子。样品表征结果显示,所制备的样品具有较高的孔隙率,更优的机械强度。透射电镜结果显示四氧化三铁纳米粒子平均直径在9 nm～12 nm。应用于吸附甲基蓝染料结果显示,负载一定量的纳米四氧化三铁后样品具有更好的吸附容量,同时可以通过类芬顿氧化降解方法实现吸附材料的再生过程。(4)以纤维素为碳源成功制备了具有多层结构的Si@SiO2/C锂电池高性能负极材料。实验选用氢氧化钠/尿素/纤维素的溶解体系,通过原位组合和再生纤维素-硅混合溶液的方法制备了材料的前驱体。由于纤维素溶液中氢氧化钠的存在,在混合和纤维素的再生过程中会直接生成二氧化硅层并包覆在硅的表面。因此,通过碳化过程而成功获得了具有多层结构的硅-二氧化硅-碳骨架结构的新型材料。表征结果显示,硅纳米粒子均匀地分布在碳材料骨架上。并包覆一层大约4nm左右的二氧化硅层。电池的长周期循环性能显示,在电流密度为420 mAg-1的条件下经过200圈的循环负极材料容量仍保持1071 mA h g-1。分析表明,所制备的新型电极材料优异的循环性能主要归因于纳米硅粒子表面的二氧化硅缓冲层和稳定的碳骨架结构。