光催化降解是一种绿色、高效的常温常压净化技术,在有机废气和工业废水处理领域有着广阔的应用前景。以简单、高效的方法制备高催化活性的复合材料是光催化降解技术的关键,其中光催化纳米复合材料因其超高的催化效率一直是光催化技术的研究重点。但常规制备纳米光催化剂的方法存在化学试剂用量大,产物尺寸不均一、分散性差、催化效率不高、难回收再利用等问题,这制约着纳米光催化剂的推广应用。研究并开发尺寸可控、分散性良好、且易回收再利用的生物质基纳米复合光催化材料是解决上述问题的途径之一。论文以细菌纤维素（Bacterial Cellulose,BC）及其衍生物作为反应基材,利用其分子上官能团为反应活性位点,采用“锚定-反应-形成”三步原位化学反应策略,制备并得到了系列BC基纳米复合光催化凝胶材料。论文对BC基纳米复合凝胶材料的结构进行了设计,并通过光催化降解有机污染模拟物亚甲基蓝（MB）来评价其光催化降解性能,揭示了复合材料微观结构与光催化宏观性能间的关系规律,阐明了 BC基纳米复合光催化凝胶材料对MB“吸附-聚集-降解”的作用机制。论文研究结果为简化纳米光催化材料制备路线,提高光催化复合材料的催化效率,以及解决纳米光催化剂回收再利用的难题提供思路和理论依据。采用微波辅助溶剂热原位合成法制备了 BC@CdS纳米复合凝胶材料,并用于光催化降解MB。研究表明,大小约为100 nm的CdS颗粒通过羟基配位效应均匀负载到BC基材上。BC@CdS纳米复合凝胶材料光催化降解MB的吸附过程遵循伪二级动力学Langmuir等温吸附模型,属于化学单层吸附。BC对MB分子的强吸附作用提高了底物局部浓度,使得光催化反应速率加快。在BC基材与纳米CdS颗粒的协同作用下,可见光照射180 min后,77.39%的MB被去除,光催化效率为28.3%·mg-1·h-1,且重复利用5次后性能无明显衰减。证明了 BC作为基材负载CdS纳米颗粒的设计策略可以有效提高纳米复合材料的光催化性能。采用微波辅助溶剂热原位合成法在BC基材上设计并构建纳米异质结型TiO2-CdS复合光催化剂,用于提升BC基纳米复合凝胶材料的催化性能。研究表明:立方晶型CdS纳米颗粒镶嵌在锐钛矿型TiO2纳米椭球体外层,形成二元多层异质结型纳米复合光催化体系,且均匀套嵌在BC三维网络中;TiO2-CdS复合光催化剂的光催化过程中遵循直接Z型工作机理,异质结有效阻止了光生电子和空穴的复合,显著提高了光催化性能,可见光照射180 min后,94.47%的MB被去除,且循环利用5次后光催化性能无明显衰减。证明了以BC为基材,在其上设计并构建异质结型TiO2-CdS复合光催化体系,可以大大提高BC基纳米复合材料的光催化性能。通过原位氧化聚合反应,改性BC基材,制备并得到了具备导电特性的BC/PANi复合基材,最佳反应条件下,其电导率高达0.3155 S.cm-1。再以BC/PANi为基材,采用微波辅助溶剂热原位合成法制备BC/PANi@CdS三元纳米复合凝胶材料用于可见光催化降解MB。具备强质子吸收性能的PANi在光催化过程中可以快速吸收并转移光生空穴,促进光生载流子的分离,从而大大提升BC/PANi@CdS纳米复合凝胶材料的光催化性能。与BC@CdS纳米复合凝胶材料相比,可见光照射180 min后,BC/PANi@CdS纳米复合凝胶材料可以去除88.57%的MB,且重复利用性能良好。研究结果表明,通过对BC基材的物理改性,可以获得催化性能更佳的BC基纳米复合光催化材料。采用超声辅助TEMPO介导氧化法,改性BC基材,获得负载能力更强的氧化细菌纤维素TOBC,并通过微波辅助溶剂热原位合成法制备并得到了 CdS负载量更高的TOBC@CdS纳米复合凝胶材料,用于光催化降解MB。研究发现,在最佳氧化条件下,得到的TOBC基材羧基含量为0.6092 mmol·kg-1,拉伸强度为3.63 MPa,此时TOBC@CdS纳米复合凝胶材料的CdS负载量为23.3%± 0.2%;纳米CdS颗粒以类似神经细胞的形貌与TOBC纤维相结合,聚集在羧基含量较多的非结晶区,形成了多个“光催化活性中心”;可见光照射180min后,87.27%的MB被去除,且重复利用性能良好。说明化学改性后得到螯合能力更强的TOBC为基材,可以显著提高纳米CdS的负载量,从而提高BC基纳米复合凝胶材料的光催化效率。以BC为基材,可以简化纳米光催化剂的制备过程。BC基材具备对有机污染物较强的吸附作用,利用BC负载纳米光催化剂,可以显著提高纳米复合材料的光催化降解能力,同时还带来了光催化剂回收再利用的便利性。BC及其衍生物的引入,提供了通过基材强吸附作用和纳米光催化剂高催化活性的协同来提高催化活性的思路,同时构建出通过原位改性基材及设计功能性组分结构来提升纳米复合材料光催化性能的方法,对负载型纳米复合光催化材料的研究具有重要的理论意义和实际价值。