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随着能源转型和可持续发展的需要,可再生生物质资源的开发和利用越来越受到重视。纤维素作为地球上最丰富的天然高分子,在构建功能材料方面得到广泛的应用。其中,高分子荧光材料因具有独特的光物理化学性质,在生物化学传感、分子离子检测、荧光成像、智能材料和光电器件等领域具有应用前景。然而,传统的荧光材料具有聚集导致淬灭（ACQ）效应,这在很大程度上限制了其应用。而聚集诱导发光（AIE）材料打破了ACQ效应的限制,使其可用于聚集态或固态发光材料。本工作以纤维素为基体,经过物理或化学改性方法制备出具有AIE性质的荧光材料,并对其结构、性质和应用进行研究。本论文的主要创新包括以下几点:（1）通过疏水和静电相互作用制备具有AIE性质的荧光纳米复合物和纤维素荧光胶束,并对其结构性质进行表征,考察其在离子检测和载药释药中的应用;（2）通过炔-叠氮点击反应制备新型的纤维素聚集诱导荧光材料,并对其结构与性能进行表征,研究其在温度传感、细胞成像及离子检测中的应用;（3）研究纤维素及其衍生物的聚集诱导荧光行为,并对纤维素荧光产生的机理进行探讨。本论文的主要研究内容和结论包括以下几个部分:通过静电相互作用,纤维素季铵盐（QC）和1,1,2-三苯基-2-[4-（3-磺酸异丙基）-苯基]-乙烯钠盐（SPOTPE）复合制备水溶性的SPOTPE/QC荧光纳米复合物,并考察其荧光性质以及在Fe3+检测中的应用。研究表明,SPOTPE与QC紧密地结合并被包裹于其中。与同等浓度的SPOTPE或QC溶液相比,SPOTPE/QC的荧光强度由于SPOTPE在QC分子链上的聚集而显著增强,并在p H为5.0～10.0的范围内保持荧光性质稳定。SPOTPE/QC对Fe3+具有良好的荧光响应性并能够快速淬灭荧光。当干扰离子存在时,SPOTPE/QC纳米复合物对Fe3+表现良好的选择性,可实现对水体系中Fe3+的灵敏、快速和定量检测,检测限为2.92×10-6 M。通过在纤维素链上引入疏水性十六烷基链和亲水性季铵基团,合成两亲性的纤维素衍生物QHMC。利用静电或疏水相互作用通过共混透析或后复合的方式制备荧光纳米复合胶束SPOTPE@QHMC和QHMC+SPOTPE。研究表明,由于十六烷基链的引入,QHMC在水溶液中自组装形成纳米胶束,SPOTPE@QHMC中的SPOTPE分子通过疏水作用被大部分包裹在胶束内核,QHMC+SPOTPE中的SPOTPE则通过静电相互作用结合在胶束的表面。相比共混透析制备的荧光胶束,通过后复合方式制备的胶束粒径更大,ζ-电势更小,对DOX的载药容量和载药效率更高。同时,所构建的荧光胶束具有低细胞毒性,可用于细胞成像研究。基于点击化学,通过三步反应将1,1,2-三苯基-2-（对-羟苯基）-乙烯（TPEOH）键接到甲基纤维素（MC）上合成荧光纤维素MC-TPE,并对其结构、形貌和溶液的温度响应性进行考察。由于疏水基团TPE的引入,MC-TPE在水溶液中自组装形成纳米胶束,其粒径随TPE取代度（DS）的增大而增大。升温过程中,MC-TPE水溶液表现出溶液-凝胶化转变行为,且凝胶化转变温度随DS增大而降低。MC-TPE水溶液的荧光强度在10～56℃范围内随着温度的升高而降低,且与温度之间呈线性相关关系,可用作荧光温度传感器。同时,MC-TPE对COS-7和MCF-7均具有较低的细胞毒性,可用于细胞成像。通过炔-叠氮点击反应合成TPE标记的羟丙基纤维素HPC-TPE,考察温度对其溶液性质的影响,并研究其对Fe3+的检测。由于TPE的引入,HPC-TPE在水溶液中自组装形成纳米胶束。随温度升高,HPC-TPE水溶液发生溶液-凝胶化转变,其透光率和流体力学半径降低;降温时可恢复,显示出热可逆行为。HPC-TPE的荧光强度受浓度、取代度和温度的影响。对于低取代度的HPC-TPE试样,在10～46℃范围内,其荧光强度随温度的升高而降低,温度起主导作用;在46～56℃范围内,荧光强度增强,AIE效应起主导作用。高取代度的HPC-TPE试样的荧光强度主要受温度的影响,从10℃升高到56℃时其荧光强度降低。HPC-TPE对Fe3+具有快速、灵敏和选择性识别的能力,在10℃条件下其检测灵敏度更好,而在25℃条件下其淬灭效率更好。通过研究纤维素-NaOH/尿素溶液、HPC水溶液,纤维素及其衍生物的固态荧光性质,以及单糖、二糖和多糖的固态荧光性质来考察纤维素类材料产生荧光的机理。研究表明,升温过程中,纤维素及HPC溶液发生凝胶化转变,其荧光强度逐渐增强,表现出聚集诱导荧光行为。其中,纤维素溶液的凝胶转变为热不可逆过程,HPC溶液的凝胶转变为热可逆过程且其荧光在降温时可恢复至原来的水平。纤维素及其衍生物的粉末及膜材料均表现出相似的荧光性质,表明纤维素结构决定了纤维素及其衍生物的荧光性质,且纤维素膜的荧光强度随膜数量的增加而增强,且在一定范围内呈线性相关关系。单糖、二糖、多糖和淀粉等均表现相似的荧光性质,说明D-吡喃型葡萄糖单元是纤维素及其衍生物产生荧光的根本原因和来源。本论文以纤维素为基体,通过物理和化学法制备高分子聚集诱导荧光材料,并研究其在温度传感、细胞成像及Fe3+检测中的应用。这些成果为纤维素荧光材料的构建提供新的方法和途径,具有重要的学术价值和应用前景。同时,对纤维素的荧光产生机理进行探索,为纤维素的深入研究及拓展其应用提供科学依据。