随着石化资源的短缺、环境污染问题的日益恶化,人们对绿色可再生资源的需求日益增加。尤其是通过分离农林生物质废弃物中的纤维素、木质素和半纤维素制备功能性复合材料,为生物质基材料在生物医药、组织工程支架、柔性电子器件和吸附等领域的应用提供了理论依据。本文以毛竹半纤维素为原料,通过醚化改性制备出季铵盐半纤维素和羧甲基半纤维素。利用具有二维结构的氧化石墨烯作增强相,与半纤维素衍生物通过真空抽滤法、流延法成功获得一系列功能性复合膜材料,为实现半纤维素的高值化利用提供了理论依据。现主要结论如下:（1）以毛竹半纤维素为原料,通过醚化反应制备出季铵盐半纤维素与羧甲基半纤维素,并采用FT-IR、1H-NMR以及GPC对改性后的半纤维素进行表征,结果均证明半纤维素已成功改性。此外,通过改进的Hummer’s法制备出氧化石墨烯;FT-IR、XRD、XPS、TEM、拉曼光谱结果均表明此方法能够成功制备氧化石墨烯,且氧化石墨烯中氧元素含量高达30.51%,其（001）的晶面间距为0.769 nm,这为其与改性半纤维素的结合提供了可能。（2）以上述所得季铵盐半纤维素为原料,将其与氧化石墨烯通过真空抽滤一步法制备了具有湿敏性复合膜材料。采用SEM、XRD、FT-IR、DMA等表征手段探究复合膜材料力学性能与其结构之间的关系,尤其是湿敏性与其结构的关系。结果表明,和纯的季铵盐半纤维素膜相比,氧化石墨烯的加入使得复合膜材料的力学性能显著提升,氧化石墨烯质量分数为4.8%时复合膜材的力学性能最佳,最大应力和断裂应变分别为43.83 MPa、4.52%。此外,复合膜材料能快速的对湿度进行响应,表现在低湿环境下具有较高的力学强度而在高湿环境下力学强度急剧降低。复合膜的形状在不同湿度环境下可以数秒之内完成变形卷曲;这主要是由于水分子进入复合体系中导致了内部应力不均匀引起。这种对湿度敏感的复合膜材料将在湿度阀值开关、湿度传感器等领域具有一定的应用潜力。（3）以羧甲基半纤维素、壳聚糖和氧化石墨烯为原料,通过流延法制备出羧甲基半纤维素/壳聚糖/氧化石墨烯复合膜材料。利用SEM、AFM、XRD、FT-IR、DMA、TGA等手段对复合膜的结构与性能之间的关系进行了探究。结果表明,氧化石墨烯的加入使得复合膜材料的力学性能显著提升。且当氧化石墨烯的质量分数为0.5%时,复合膜的力学性能最佳。另外,复合膜的阻氧性能随着氧化石墨烯的含量增加而显著的增加。这主要是因为在复合体系中,氧化石墨烯不仅可以通过片层之间的滑移吸收能量而且可以有效阻隔气体的通过路径。此外,复合膜材料还能表现出较好的抗紫外能力,在UV-B、UV-C区域内的紫外透过率为0。以上结果均为该复合膜材料在包装材料与涂层材料的应用提供了理论依据。