水作为不可或缺的自然资源,是人类赖以生存的基石。然而随着工业化进程的推进、人口的迅速增长以及自然资源的枯竭,水资源的匮乏已经成为世界性难题,水资源的获取和再利用问题亟待解决。此外,水资源的污染问题也不容小觑,近年来,工业污水、生活污水和其他污染物排放进入江河湖海等水体,超过其自身可以净化的能力,使水资源受到严重污染。纤维素作为自然界含量最丰富、分布最广的天然高分子,广泛存在于植物和细菌中。它具生物可降解性、生物相容性、环境友好性、无毒绿色、来源广泛等优点,是构建功能材料的理想选择,在光电磁材料、催化、水处理等许多领域拥有广泛的应用前景。因此,纤维素的开发和利用引起了大量的关注。然而,纤维素由于大量的分子内和分子间氢键难溶解难熔融,导致其加工困难。本实验室开发了一系列水溶剂溶解体系能够快速溶解纤维素,并制备一系列微球、膜、纤维、水凝胶等性能优良的功能性材料,但对再生纤维素结构的调控以及机理还缺乏研究。本学位论文以不同种类的电解质溶液为不良溶剂,诱导溶剂化纤维素分子的聚集,实现了对再生纤维素聚集态结构和性能的控制,通过力学性能测试、扫描电子显微镜（SEM）、广角X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）、光电子能谱（XPS）、紫外可见光谱、接触角仪等表征再生纤维素的结构与性质,并研究了它们的结构与性能之间的关系。同时,本学位论文进一步评价了再生纤维素材料在水处理领域的应用前景,为纤维素新型功能材料的开发以及应用提供了理论基础,开辟了新途径。本工作的主要创新点包括:（1）以不同种类的电解质水溶液为不良溶剂,对纤维素溶液进行再生,实现了对再生纤维素的聚集态结构和性能的调控,并阐明了电解质对溶剂化纤维素大分子的不同程度的去水合作用是导致其聚集态结构不同的主要原因。以孔径不同的再生纤维素膜为载体负载金纳米粒子,发现金纳米粒子对有机污染物的催化效率与载体的孔径呈线性关系,提供了一种改善纳米催化剂对有机污染物的催化降解效率的普适方法。（2）以电解质水溶液为不良溶剂再生纤维素,制备高强度纤维素水凝胶,将其作为亲水涂层成功涂敷在不锈钢滤网上得到高效油水分离材料。该材料具有亲水/水下超疏油的特性,对大豆油、正癸烷、石油醚和甲苯都具有优异的分离效果,仅依靠重力就可实现高分离效率、高流通量和循环稳定性。此外,该材料在高盐条件下保持优异的结构稳定性和分离效率,在实际油水分离领域有广阔的应用前景。本工作的主要研究内容和结论主要包括以下几个部分。首次以电解质水溶液为不良溶剂,通过诱导溶剂化的纤维素大分子的聚集,实现了对再生纤维素结构的调控,并揭示离子对再生纤维素结构的影响符合Hofmeister序列。再生纤维素膜的孔径和孔径分布以及拉伸强度可以通过改变电解质的种类来调控。实验结果证明电解质对纤维素结构的调控源自于离子对溶剂化的纤维素大分子的去水合化作用的程度不同,诱导纤维素溶剂化状态的改变而聚集,进而影响再生纤维素的聚集态结构。进一步地,我们将纳米金颗粒负载在具有不同结构的再生纤维素膜载体上,透射电子显微镜（TEM）和粒径分析结果表明纳米金颗粒在纤维素膜上均匀分散,平均粒径约为1.6 nm,说明载体结构不影响纳米金颗粒的尺寸。在催化降解对硝基苯酚实验中,不同结构的再生纤维素负载纳米金得到的催化剂具有不同的催化效率,具体来说,再生纤维素膜载体的孔径越大,纳米金催化对硝基苯酚的转化频率（TOF）越高,且两者之间呈线性关系,原因是大孔径有利于催化剂与底物的接触。该实验成功实现了对再生纤维素结构的调控,并进一步证明载体结构对催化剂的催化效率的影响,为我们寻找性能优异的催化剂提供了一个全新的思路。以四氟硼酸锂水溶液为凝固浴对纤维素溶液进行再生,我们制备了具有高压缩强度的再生纤维素水凝胶。通过调节纤维素浓度和电解质浓度,纤维素水凝胶的压缩强度可在7.91到14.45MPa之间调控。以该水凝胶为超亲水涂层,我们进一步制备了纤维素水凝胶涂层不锈钢滤网的高效油水分离材料。该材料具有超亲水/水下超疏油的特性,仅依靠重力就可实现大豆油、正癸烷、石油醚和甲苯的高效分离,分离效率分别可达98.89、99.36、99.43和99.96%,且流通量高达38064.30 L m^-22 h^-1。更重要的是,该材料具有稳定的可重复性,在多次循环使用后分离效率没有明显降低,且在高盐环境中依然保持优异的分离效果,在实际油水分离领域有广阔的应用前景。本学位论文以电解质水溶液作为不良溶剂对纤维素水溶液进行再生,成功实现了对再生纤维素结构和性能的调控,并开发了再生纤维素材料在水处理领域的应用。我们还通过对载体结构的调控实现了对负载型催化剂的催化效率的调控,为我们寻找新型高效负载型催化剂提供了新的思路。此外,将纤维素材料应用于水处理,可以推进绿色化学和可持续发展的进程,这些研究成果为解决水资源的问题提供了重要的科学基础,具有一定的借鉴意义。因此本论文具有科学价值和应用前景。