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纤维素纳米晶体(CNCs)是天然衍生的可再生资源,具有良好的强度,柔韧性和热稳定性。CNCs由于其大量、可再生、无毒及生物降解能力,成为纳米生物技术领域研究的热点。当今工业和商业发展带来的染料污染、重离子污染,特别是与亚甲基蓝(MB)、Pb2+、Cd2+、Cu2+相关的污染,对水生环境和人类健康构成相当大的威胁。此外,基于CNCs的高透明性、生物相容性,CNCs与量子点附和可以制备一种新型的荧光纳米材料,具有独特而优良的荧光性能。以丙烯酸(AA)为粘合剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂通过自由接枝共聚反应经水热处理和冷冻干燥合成CNC-g-AA水/气凝胶。CNC-g-AA水凝胶展现出良好的力学强度和往复压缩能力,CNC-g-AA水凝胶的断裂强度可达0.821MPa并且当变形能力在40%时具有很好的往复压缩性能。通过对CNC-g-AA气凝胶的形态进行研究发现CNC-g-AA气凝胶具有高孔隙率的蜂窝状结构。CNC-g-AA悬浮液具有较高的zeta电位,FT-IR光谱和13cNMR共振波谱表明CNC-g-AA气凝胶具有大量的羧基官能团,这些实验结果表明是CNC-g-AA气凝胶成为一种良好的吸附剂的必要条件。CNC-g-AA气凝胶的吸水溶胀率表明CNC-g-AA气凝胶的吸水溶胀性能与AA的含量,水热处理温度和时间有一定的影响。当CNCs的质量分数为0.15wt%时,CNC-g-AA气凝胶的溶胀比高达495:1。以CNC-g-AA气凝胶作为吸附剂,对MB的吸附性能进行分析,吸附实验结果表明CNC-g-AA气凝胶对MB的吸附过程能较好的符合Langmuir等温模型、准二级动力学模型及粒子内扩散Elovich模型。CNC-g-AA气凝胶对MB的去除能力能达到400 mg/g。以CNC-g-AA气凝胶作为吸附剂对Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附性能进行分析,吸附实验结果表明CNC-g-AA气凝胶对Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附过程能较好的符合Freundlich等温模型、准二级动力学模型及粒子内扩散Elovich模型。CNC-g-AA气凝胶对Pb2+、Cd2+、Cu2+去除能力分别达到1026,898.8和872.4mg/g。CNC-g-AA气凝胶对重离子的吸附机理主要通过磺酸盐和羧酸盐基团的静电螯合作用吸附。以CNCs和水溶性CdSe/ZnS量子点为原料,以AA为粘合剂,MBA为交联剂通过自由接枝共聚反应和水热法制备出CNC-g-AA/CdSe/ZnS量子点凝胶。CdSe/ZnS量子点通过化学交联和水热反应附着在多孔的纳米纤维素凝胶结构中。荧光光谱表明,CdSe/ZnS的荧光性能在凝胶的转变过程中没有发生明显的变化,说明CdSe/ZnS量子点已经被掺杂到纳米纤维素凝胶结构中。CNC-g-AA/CdSe/ZnS量子点凝胶能显示出红,黄,蓝,绿四种颜色并具有很好的Pb2+检测性能。