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纤维素纳米晶（CNC）具有高纯度、高结晶度、高亲水性、超精细结构、可降解、生物相容及可再生等特性,此外,其表面存在大量活性基团,是良好的功能化模板载体,适合进行多功能设计和复合,在高性能复合材料中显示出巨大的应用前景。目前,以纤维素纳米晶为模板载体,利用CNC的生物相容性以及可修饰性,接枝具有优异发光性能的荧光团构造多功能纤维素纳米晶荧光探针是一个新的有意义的研究方向。本文以2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基（TEMPO）介导氧化法结合盐酸水解法制得羧基化纤维素纳米晶。分别对CNC接枝了两种萘酰亚胺类荧光染料,构筑纤维素纳米晶荧光探针,研究了荧光染料的接枝对CNC形态结构的影响、探针荧光强度对溶剂介电常数和离子强度的响应性能以及响应机理、荧光探针对金属离子的检测性能以及检测机理,考察了荧光探针在生理环境中分散性能,同时进一步通过对荧光探针表面接枝聚乙二醇（PEG）提高CNC的分散稳定性,并应用于生物细胞成像中。具体研究工作如下:（1）溶剂极性和离子强度响应型的纤维素纳米晶荧光探针。以TEMPO氧化法结合盐酸水解法制备的羧基化纤维素纳米晶（TOCNC）为基底,通过EDC/NHS偶联反应接枝萘酰亚胺荧光染料（AANI）得到荧光纤维素纳米晶（TOCNC-AANI）。通过红外光谱、吸收光谱、荧光光谱等表征分析证明了AANI成功接枝到CNC表面。接枝AANI后的CNC结构和形态没有明显变化,热稳定性得到改善;荧光测试分析表明TOCNC-AANI的荧光强度对pH值变化不敏感,而对溶剂极性的降低和离子强度的增加具有明显的荧光增强效应。基于上述荧光行为提出TOCNC-AANI的聚集增强荧光（AEE）机理:低溶剂极性或高离子强度可造成CNC的聚集,为染料基团创造了新的局限性环境,减少了染料基团的非辐射跃迁过程,使得TOCNC-AANI具有显著的荧光增强效应。（2）选择性识别检测Pb（II）的纤维素纳米晶荧光探针。以羧基化CNC为基底,通过EDC/NHS偶联反应分别在其表面接枝萘酰亚胺荧光染料（AANI）,制备得到荧光纤维素纳米晶（TOCNC-AANI）。13C NMR、XPS、EA证实了AANI成功接枝在CNC表面,并且计算得到染料的接枝率为0.44 mmol/g。金属离子检测试验表明,纯染料AANI对金属离子没有响应性能,而荧光纤维素纳米晶由于CNC基底的存在,对Pb（II）表现出特异性的荧光增强效应,荧光增强因子达9.5。在0-50μmol/L的Pb（II）浓度范围内,TOCNC-AANI与Pb（II）浓度呈良好的线性关系。在竞争性金属离子存在条件下,TOCNC-AANI对Pb（II）的选择性荧光识别不受影响,Job’s Plot计算表明TOCNC-AANI表面负载的荧光基团与Pb（II）的实际络合比为1.2:1,接近于1:1。TOCNC-AANI对Pb（II）的荧光增强作用可归因于CNC表面的染料胺基和相邻羧基对Pb（II）的协同络合作用,其限制了染料基团的分子内电荷转移（ICT）,提高了荧光量子效率。TOCNC-AANI对Pb（II）的最低检测限为1.5×10-7 mol/L,可用于水溶液中痕量Pb（II）的检测。（3）基于生物细胞成像的纤维素纳米晶荧光探针。以羧基化CNC为基底,通过EDC/NHS偶联反应分别在其表面接枝荧光染料（NANI）和聚乙二醇（PEG）,制备得到具有良好分散稳定性和生物相容性的荧光纤维素纳米晶（TOCNC-NANI-PEG）。通过FTIR、TGA、XPS、EA、CA等表征测试手段证实了NANI和PEG在CNC表面的共价键负载。长链PEG的接枝使荧光CNC的平均直径尺寸由8.3 nm增加到25.5 nm,长度由166 nm增加到230 nm。PEG的接枝率为0.40 mmol/g。透光度测试表明TOCNC-NANI-PEG的分散稳定性相较于空白CNC和荧光CNC有显著改善,在300 mmol/L浓度的氯化钠溶液中,700 nm处的透光度保持在69%以上,具有良好的耐盐分散稳定性。激光共聚焦显微镜观察显示TOCNC-NANI-PEG能够穿透细胞膜,在细胞内分散均一,生物相容性好,显示良好的荧光标记成像效果。