近年来,含氮杂环化合物在质子交换膜及相关材料领域受到关注。嘌呤分子中含有氮杂环,整个环成共轭体系,氮原子亲核活性强,可在质子转移反应中充当供体和受体。其衍生物包括腺嘌呤、一磷酸腺苷、2,6-二氨基嘌呤等。本论文采用高碘酸钠氧化纤维素纳米晶须,通过化学修饰将三类嘌呤衍生物接枝到纳米纤维素链上,结合纳米纤维素的优异特性,制备了环境友好的纳米纤维素基质子传导薄膜材料。改性膜的质子传导性能、热力学性能和氧化稳定性都得到提高。所制备纳米纤维素接枝腺嘌呤膜材料表现出较高的质子传导性能,在100℃下最高可达0.263 S·cm^-1。此外,该类膜的拉伸强度最高可达54.50 MPa,并具有较高的吸水率,只是高温下的形态稳定性还有待提升。为了进一步提高膜的机械性能和形态稳定性,选用一磷酸腺苷对纳米纤维素进行接枝,制备了一磷酸腺苷接枝纳米纤维素膜材料。结果表明,该系列膜的拉伸强度最高可达95.92 MPa,机械强度得到提升。此外,膜的保持较高吸水率的同时形态稳定性提高。在100℃时,其质子传导率最高可达0.176 S·cm^-1。为了进一步提高改性膜的形态稳定性和质子传导率,本研究继续探讨了2,6-二氨基嘌呤接枝改性制备纳米纤维素基质子传导材料。研究表明,所制备改性膜在100℃时质子传导率可达0.222 S·cm^-1,接近腺嘌呤改性膜的质子传导率。为了进一步提高膜的力学性能,选用氧化纳米纤维素掺杂接枝改性材料制备了一系列复合膜。结果表明,掺杂后膜的质子传导率最高为0.207 S·cm^-1（100℃）,优于一磷酸腺苷改性膜。所制备复合膜的拉伸强度较掺杂前提高到2-3倍,与一磷酸腺苷改性膜相当,并且复合膜在水中不易润胀变形,具有比前两种改性膜更好的抗氧化能力。此外,复合膜的甲醇透过率比Nafion 117低约13倍,具有良好的阻隔甲醇渗透性能,具备应用于甲醇燃料电池的潜力。该研究为解决电子工业的环境污问题的提供新的思路,具有良好的环境和社会效益。