近年来,由于世界多极分化、国际武装冲突、恐怖主义行为等因素,利用化学毒剂所引发的军事战争和公共安全事件时有发生,对人类生命、生态环境、社会发展造成了严重威胁。为了能更好地应对化学战争、恐怖袭击和化学毒剂泄漏等突发状况对人体带来的伤害,经将近一个世纪的发展,世界各国已相继研发出多种化学防毒服、防毒面具等个体防护装备,其核心材料根据作用机理可分为物理吸附型改性活性炭和物理阻隔型丁基橡胶。然而,以上两种材料均无法破坏化学毒剂的分子结构,很容易产生二次污染而引发次生毒性。因此,开发高性能自消解型化学防护材料具有重要的基础及战略意义。目前,已有一系列具有独特结构的纳米材料（如金属（氢）氧化物、金属有机框架、多金属氧酸盐等）被报道用于催化分解化学毒剂及其类似物。其中,含有丰富的配位不饱和金属离子及表面羟基的锆（Zr）基纳米材料对化学战剂及其模拟剂表现出更优异的催化活性及更短的消解半衰期。然而,Zr基材料在被广泛应用之前,仍面临着许多实际瓶颈问题。首先,该类纳米材料主要以粉末或颗粒的形式存在,通常不是气体过滤器、防化服、防化靴套等产品的理想选择,同时颗粒易团聚的问题会减少可接近的催化位点,进而降低材料的降解活性;其次,这些细微颗粒物难以回收处理,且在其加工或运输过程中会产生大量粉尘造成健康风险和环境污染。为解决上述问题,研究人员通过浸渍、涂敷、混纺、原子层沉积等方法将Zr基纳米颗粒固定或负载到纤维基材上以满足实际应用需求,但这些纤维基复合材料由于界面结合力相对较弱易出现颗粒物脱落的现象,导致其耐久性能较差;此外,纳米级Zr基颗粒在材料制备过程中仍然会不可避免地发生聚集或被包埋在纤维内部,使其部分活性位点得不到有效接触,严重影响材料的催化降解效率。另一方面,个体防护装备通常还对材料的抗弯曲、耐压缩等机械性能有一定的硬性指标要求。因此,如何构建兼具优异力学性能和高催化降解性能的Zr基纤维材料,以推动其在公共安全和军事化学等领域的实际应用是亟需解决的难题。本论文以柔弹性Zr基纳米纤维材料的可控制备及其对化学毒剂的催化降解性能为主题开展了一系列研究工作。基于“纳米纤维表面限域生长”新策略分别设计构建了二维柔性Zr（OH）4纳米片复合纤维膜和三维弹性Zr（OH）4基纤维气凝胶,实现了超薄且高度曲折的Zr（OH）4纳米片在纳米纤维表面的原位导向垂直生长,显著提高了材料的比表面积和催化活性,探索了Zr（OH）4与神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯（DMMP）分子之间的水解反应机制。在此基础上,基于“杂离子纤维增强”策略制备出了柔韧Zr掺杂TiO2纳米纤维,通过冷冻干燥成型方法与氧化石墨烯纳米片进行自组装获得了三维弹性Zr掺杂TiO2纤维复合气凝胶,考察了碳相的引入对气凝胶光热性能的影响,分析了复合气凝胶对DMMP的光热协同增强催化降解机制。所取得的主要研究成果总结如下:（1）利用静电纺丝技术和原位共沉淀法制备出了具有核-壳结构的柔性自支撑Zr（OH）4纳米片复合纤维膜,实现了超薄且高度曲折的Zr（OH）4纳米片在纳米纤维表面的垂直导向生长。原位构筑的Zr（OH）4纳米片（厚度约为5nm）均匀地分布在聚乙烯醇缩丁醛（PVB）纳米纤维表面,将材料的比表面积提升了一个数量级(由0.7m~2 g-1增加至99.7m~2 g-1)。该纤维膜对神经性毒剂模拟剂DMMP的消解半衰期为4min,DFT模拟与计算结果表明Zr（OH）4与DMMP分子间更倾向于发生加成-消除反应。得益于电纺纳米纤维膜互通的孔道结构及较高的孔隙率,所制备的Zr（OH）4纳米片复合纤维膜具有良好的透湿性(10.05kg m-2 day-1)和透气性(50.19mm s-1);同时,该复合纤维膜还具有优异的力学柔韧性,在50%的屈曲应变下经一百万次循环测试后几乎不产生塑性形变,展现出强大的服役耐久性及结构稳定性。此外,Zr（OH）4纳米片复合纤维膜对DMMP液滴和DMMP气溶胶均具有快速吸附及高降解效率。（2）以静电纺柔性正丁醇锆/PVB纳米纤维和柔韧SiO2纳米纤维作为气凝胶的基本构筑单元,以完全水解的甲基三甲氧基硅烷溶胶作为粘结交联剂,利用纤维的冷冻成型方法及氨气熏蒸后处理工艺构建了具有平行排列导管结构的弹性Zr（OH）4基纤维气凝胶。该三维空间限域合成方法实现了超薄且褶皱Zr（OH）4纳米片在气凝胶纤维骨架表面的原位构筑,显著提升了材料的比表面积和催化活性。揭示了气凝胶内部蜂窝状纤维导管结构的成型机制,发现具有强界面粘合的有序纤维网络结构能够赋予材料优异的形状记忆功能及鲁棒的耐疲劳性,在90%的压缩变形下可承受比其自身重量高一万倍的负载压力,在40%的压缩应力下经10~6次循环加载-卸载试验后仅表现出1%的塑性形变。该Zr（OH）4基纤维气凝胶对DMMP的消解半衰期仅为3min,经5次循环使用后该材料仍能保持原有的多孔胞腔结构,展现出优异的可重复使用性和服役耐久性。此外,该气凝胶的孔隙率最高可达99.987%,其三维互通的纤维网络结构赋予了材料优异的透气性(＞54.6L m-2 s-1),有望应用于化学防护服、手套、靴子和军用帐篷等个体防护用品和军事装备中。（3）基于杂离子增强策略制备得到了柔韧Zr掺杂TiO2纳米纤维,通过单向冷冻干燥成型和绿色还原方法将纳米纤维与氧化石墨烯纳米片进行三维自组装构筑得到了弹性Zr掺杂TiO2纤维复合气凝胶。该气凝胶具有多层级纤维网络胞腔结构,其中层状强耦合纠缠网络纤维腔壁通过还原氧化石墨烯（RGO）与纤维间的范德华力和RGO纳米片间的π-π共轭作用增强。该气凝胶具有优异的可压缩回弹性及抗疲劳性,在80%压缩形变下的最大应力可达14.07k Pa,经10~6次压缩循环试验后仅表现出4%的塑性形变。利用FIB-SEM原位表征技术并结合有限元模拟方法分析了气凝胶在压缩状态下内部微观结构的演变过程及其局部结构变化和应力分布情况,明晰了气凝胶内部纳米单纤维及纤维腔壁的受力弯曲行为。此外,RGO纳米片的引入不仅能增大气凝胶的比表面积(从57m~2 g-1上升至134m~2 g-1),还能提高Zr掺杂TiO2的光子吸收率及增强气凝胶在可见光和近红外光区的吸光度。相比于室内LED光源下照射,该气凝胶在模拟太阳光下对DMMP的降解速率更快(0.115min-1)、消解半衰期时间更短（6min）,且经5次循环吸附分解实验后,其对DMMP的催化降解效率高达92.2%（模拟太阳光下）,具有优异的可重复使用性及光热协同降解稳定性。