木质素作为丰富的天然芳香聚合物,可再生可生物降解,但由于其自身结构复杂,一直以来被认为是工业废弃物,不仅没有得到合理的利用而且还造成严重的环境污染。本论文以木质素的光学性质以及光热性质为主要研究内容,利用其独有的化学结构特点,制备了光转换薄膜、光管理薄膜以及光热转换薄膜,并分别应用于植物光合作用,太阳能电池以及光热焊接领域中。开展木质素发光与光热性质研究,有利于推动木质素在光致发光与光热转换领域中的高值化应用,对于实现林木资源废弃物的高值化利用具有重要意义。利用木质素固有的荧光发射特性,将木质素磺酸钠（LS）掺入到羧甲基纤维素钠（CMC）基质中,制备了一种可持续的光转换薄膜,该复合薄膜可以用于增强叶绿体的光合作用。研究了光转换薄膜的光学性质包括UV-Vis吸收光谱以及荧光发射光谱。结果表明,光转换薄膜可以有效的吸收太阳光谱中紫外区域的光并发出与叶绿体吸收光谱非常匹配的蓝色荧光。通过希尔反应,铁氰化物还原测试以及测量产生ATP的量来分析光转换薄膜对体外分离得到的叶绿体的光合效率的影响。结果表明,在模拟太阳光的照射下,被光转换薄膜覆盖的叶绿体溶液所产生的腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）是对照组的1.4倍。同时,光转换薄膜还可以增强光合反应活性,最多可以提高21%的电子传输速率。在此基础之上,通过叶绿素荧光参数测试,进一步研究了光转换薄膜对活植物光合作用的影响。结果表明,设计合理的光转换薄膜能够将3周龄拟南芥的光合作用提高约10%。此外,为了证明这种简单、高效增强叶绿体光合作用策略的普适性,将酶解木质素（CEL）加入到聚己内酯（PCL）基质中,得到CEL/PCL光转换薄膜。研究结果表明,制备的CEL/PCL光转换薄膜利用紫外光下转换的特性同样可以有效的提高叶绿体的光合作用。木质素属于天然生物质材料,其光学性质十分不稳定。因此,需要对木质素进行一定的化学改性,使其具有稳定的光学特性以及赋予木质素更多的功能。通过“巯基-稀”改性手段对精制后的酶解木质素进行化学改性,将多巴胺引入到酶解木质素分子中。通过2D-HSQC核磁共振以及X射线光电子能谱（XPS）对合成产物的成分、分子结构以及元素结合方式进行分析确证。随后利用溶剂置换手段诱导改性木质素进行层层自组装得到了形貌均一的木质素中空纳米颗粒（L-H-NPs）。后通过将L-H-NPs溶液p H值调节至10.4,引发改性木质素分子上多巴胺的碱催化聚合,使L-H-NPs层层交联,球体内部和外部形成分子网络结构,最终形成木质素多孔纳米颗粒（L-MS-NPs）。通过透射电子显微镜（TEM）对形成的L-MS-NPs微观形貌进行分析。通过紫外可见分光光度计,荧光分光光度计以及荧光光谱仪对L-MS-NPs的光学性质进行分析表征。结果表明,L-MS-NPs在200 nm至400 nm的紫外区域显示出强吸收,并且在激发波长为365 nm的激发下该纳米颗粒发出稳定的蓝绿色荧光。此外,L-MS-NPs还具有优异的强粒子稳定性,其粒径在超声破碎实验处理5分钟后并无明显变化。随后,将制备的L-MS-NPs嵌入到聚乙烯醇（PVA）基质中,以生产同时具备雾度、荧光和室温磷光（RTP）的光管理薄膜（L-MS-NPs/PVA）。通过紫外/可见/近红外光谱仪对L-MS-NPs/PVA复合薄膜的雾度及透光率进行分析。结果表明,该复合薄膜具有高雾度及高透光率特性。使用原子力扫描探针显微镜（AFM）分析了L-MS-NPs/PVA复合薄膜的表面形貌及粗糙度并揭示了该复合薄膜优异雾度特性的形成机理,即在复合薄膜中L-MS-NPs的稳健形态导致L-MS-NPs/PVA复合薄膜粗糙的表面形貌,最终引发了巨大的光学雾度。通过紫外可见分光光度计,荧光分光光度计以及荧光光谱仪对L-MS-NPs/PVA复合薄膜的荧光及室温磷光进行分析。结果表明,L-MS-NPs/PVA复合薄膜显示出了优异的荧光发射以及长余辉室温磷光发射特性。L-MS-NPs/PVA复合薄膜通过雾度,荧光发射以及长余辉室温磷光发射的协同作用,将染料敏化太阳能电池的功率转换效率（PCE）从～3.9%提高到～4.1%。木质素不仅具有优异的光致发光特性,还具有良好的光热转换特性,是天然的光热材料。本研究中,通过溶剂交换诱导自组装以及物理吸附方法,制备了木质素负载硫化铜纳米颗粒（L-NPs@Cu S）。通过透射电子显微镜（TEM）,高分辨透射电子显微镜（HRTEM）以及X射线光电子能谱（XPS）对L-NPs@Cu S的微观形貌,晶格以及表面元素组成进行分析。结果表明,L-NPs@Cu S的微观形貌均一,呈高度一致的球状,粒径约为250 nm,并且硫化铜成功地负载在木质素纳米颗粒上。L-NPs@Cu S具有良好的光热转换特性,在光强为150 m W/cm~2的模拟太阳光照射下,L-NPs@Cu S粉末的表面温度在20分钟内可以从36.6 oC升高到约79.9 oC。同时,增加模拟太阳光的光强可以增强L-NPs@Cu S的光热转换效应。将L-NPs@Cu S掺入到聚己内酯（PCL）基质中,制备了一种具有光热特性的L-NPs@Cu S/PCL复合薄膜。通过扫描电子显微镜（SEM）对L-NPs@Cu S/PCL复合薄膜的表面微观形貌及元素分布进行分析。结果表明,L-NPs@Cu S均匀的分布在PCL基质中。对L-NPs@Cu S/PCL复合薄膜的光热转换特性进行研究,结果表明,在光强为150 m W/cm~2的模拟太阳光照射下,70%L-NPs@Cu S/PCL复合薄膜的表面温度在20分钟内可以从36.7 oC升高到约70.6 oC。将L-NPs@Cu S/PCL复合薄膜应用于光热焊接,得到的焊接后的L-NPs@Cu S/PCL复合薄膜与焊接前的复合薄膜没有明显差别,表明L-NPs@Cu S/PCL复合薄膜具有良好的自愈合特性。