1.1纤维素的概述

纤维素 （cellulose）是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，站植物界碳含量的50%以上，是世界上最丰富的天然有机物，是一种取之不尽、用之不竭的资源。主要用于纺织、造纸、精细化工等生产部门，除了传统的工业应用外，如何交叉结合纳米科学、化学、物理学、材料学、生物学及仿生学等学科进一步有效地利用纤维素资源，开拓纤维素在纳米精细化工、纳米医药、纳米食品、纳米复合材料和新能源中的应用，成为国内外科学家竞相开展的研究课题。在纳米尺寸范围操纵纤维素分子及其超分子聚集体，设计并组装出稳定的多重花样，由此创制出具有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米材料，成为纤维素科学的前沿领域。其具有许多优良的性能，如较大的化学反应活性、高纯度、高聚合度、高结晶度、高亲水性、高杨氏模量、高强度、超精细结构和高透明性等，被广泛用于各种功能材料之中。是一种真正可再生、性能优越、环境友好的新型材料。据估计，自然界通过光合作用每年可产生几千亿吨的纤维素，但是只有大约六十亿吨的纤维素为人们所使用。【1】因此，在当今石油和煤炭的储量日益下降、化工原料紧缺的情况下，纤维素材料的开发和应用已成为世界各国竞相研究的热点之一。【2】

1.1.1纤维素的结构

纤维素(cellulose)的分子式为(C6H10O5)n，是由许多葡萄糖分子通过beta;-1,4-糖苷键连接而成的大分子多糖。含1500~5000个葡萄糖单元，分子量在25000~1000000或更高。纤维素的自然水解产物是纤维二糖这正说明纤维素中的葡萄糖单元是通过beta;-1,4-糖苷键连接。纤维素很难水解，一般需在浓酸或稀酸中在加入条件下进行，最终水解产物是葡萄糖。

纤维素分子内和分子间氢键

纤维素呈绳索状长链排列，大分子为无支链直线分子，分子链之间以及分子内存在着大量的氢键，使大分子牢固地结合着，在结构上具有高度的规整性。并且使得本应亲水的纤维素分子链难溶、难熔。

由于纤维素分子链高度规整而易于形成结晶，排列规则的微小结晶约占分子组成的85%，排列不规则的无定形区域占15%，利用强酸除去无定形区域就能得到纳米纤维素微晶。而半刚性的主链结构还可以通过适当的溶剂形成液晶结构。