随着纳米技术的兴起及对环保要求的提高，来源于植物的纳米纤维素受到全世界科学家和产业界的广泛关注。纳米纤维素具有大的比表面积、丰富的羟基及微孔结构，是天然的模板材料。经羧基改性后更强化了其作为模板的应用。纳米纤维素具有良好的成膜性，薄膜弹性模量高、透明度高。以纳米纤维素作为无机半导体纳米粒子合成的模板，有望制备出具有优异光学、力学、电学性能的新型纳米复合材料，应用于光电转换领域。本文采用TEMPO/NaClO/NaBr氧化体系对桉木浆进行氧化，通过改变NaClO用量，制备了不同羧基含量的氧化纤维素，结合高压均质处理，制备出不同羧基含量的纳米纤维素，用XRD和TEM等对其结晶结构及形貌结构进行表征；采用原子吸收光谱法测定纳米纤维素对Cd2+的饱和吸附量；采用原位复合的方法，通过控制羧基与Cd2+的摩尔比，实现了纳米纤维素/CdS纳米复合材料的可控制备与CdS纳米粒子的量子点化，获得了性能优良的纳米纤维素/CdS纳米复合材料，采用FTIR、XRD、TEM等手段对复合材料进行表征；采用抽滤成膜的方法，将复合材料制备成透明薄膜，模拟光电转换器件，对薄膜的光学、力学以及电学性能进行了表征。结果表明：1.采用TEMPO/NaClO/NaBr氧化体系对桉木浆进行氧化，当NaClO用量为6、8、10、12mmol/g时，得到了羧基含量分别为0.71、0.92、1.17、1.23mmol/g的TEMPO氧化纤维素。2.用高压均质机处理上述的TEMPO氧化纤维素，得到了宽度分别为9~30nm、8~28nm、5~20nm、4~18nm的纳米纤维素纤维。3.采用原子吸收光谱法测定纳米纤维素对Cd2+的饱和吸附量，研究显示Cd2+的饱和吸附量随羧基含量的增加而增加，其与羧基含量的关系为：COO-/Cd2+(摩尔比)约为2:1。4.以制备的不同羧基含量(0.71、0.92、1.17、1.23，mmol/g)的纳米纤维素纤维为模板，控制COO-/Cd2+(摩尔比)为2:1，采用原位复合方法，制备得到一系列的纳米纤维素/CdS纳米复合材料。FITR显示纳米纤维素上的羧基与CdS之间有强烈的相互作用；XRD表明复合的CdS纳米粒子均为立方晶型，晶粒大小分别为9.62nm、17.59nm、13.50nm、12.9nm，粒径较为均一；TEM显示，CdS分布较为均匀，随羧基含量的增加，CdS纳米粒子的粒子间距有减小趋势，CdS平均粒径分别为6.75nm、10.2nm、6.05nm、7.85nm，粒径大小相近，呈现量子点化。5.以羧基含量为0.92mmol/g和1.23mmol/g的纳米纤维素为模板，控制COO-/Cd2+(摩尔比)为1:1，制备纳米纤维素/CdS纳米复合材料，并与COO-/Cd2+(摩尔比)为2:1时做对比。XRD结果显示，与COO-/Cd2+(摩尔比)为2:1相比，在COO-/Cd2+(摩尔比)为1:1条件下，复合的CdS粒径减小，分别由17.59nm、12.9nm减小为11.93nm、11.5nm；TEM显示，CdS平均粒径减小，分别由10.2nm、7.9nm减小为5nm、6.6nm，但粒子出现局部团聚现象；可见控制COO-/Cd2+(摩尔比)为2:1更易实现CdS的均匀分布和量子点化，实现复合材料的可控制备。6.将COO-/Cd2+(摩尔比)为2:1时制备的一系列纳米纤维素/CdS纳米复合材料抽滤成膜，与未复合的纳米纤维素薄膜相比，复合材料薄膜的弹性模量增加，且随羧基含量的增大而增大。当基材的羧基含量为1.23mmol/g时，复合材料薄膜的弹性模量高达8.1Gpa，为复合前纳米纤维素薄膜的3倍。光学性能分析结果显示，复合材料薄膜的透光度随羧基含量的增大而增大，最高可达97.12%，高度透明。光电性能分析结果显示，复合材料薄膜的光电流随羧基含量的增大而增大，分别为0.71A、1.20A、1.72A、1.98A，且表现出良好的稳定性。光电流(Y)与羧基含量(X)的关系可近似用方程Y=2.3468X-0.9619表示。7.为探讨不同COO-/Cd2+(摩尔比)对复合材料薄膜性能的影响，将COO-/Cd2+(摩尔比)为1:1时制备的纳米纤维素/CdS纳米复合材料抽滤成膜，并与COO-/Cd2+(摩尔比)为2:1时做对比。结果显示，与COO-/Cd2+(摩尔比)为2:1时相比，在COO-/Cd2+(摩尔比)为1:1条件下制备的复合材料薄膜弹性模量降低，分别由7.4GPa、8.1GPa降为6.0GPa、7.1GPa；薄膜的透光度分别由76.74%、90.50%变为96.43%、89.79%；光电流增大，分别由1.20A、1.98μA增长为2.10A、2.12μA，但无规律。综合考虑，当纳米纤维素的羧基含量为1.23mmol/g时，控制COO-/Cd2+(摩尔比)为2:1制备的纳米纤维素/CdS纳米复合材料薄膜具有更好的强度和光电性能。