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本论文以纤维素和直链淀粉分子间和分子内的氢键为切入点，研究了水溶液中小分子溶剂体系和纤维素及直链淀粉的相互作用，探讨了小分子溶剂体系的物理化学性质以及温度等因素的影响，阐明了纤维素和直链淀粉在水溶剂体系中的溶解机理。主要研究成果如下: 1.以纤维二糖作为模型化合物，研究不同阳离子氯盐对纤维二糖在水溶剂体系中溶解的影响。纤维二糖在盐溶液中的溶解是典型的熵驱动的吸热过程，表明高温有利于纤维二糖在盐溶液中的溶解。当温度升高时，Zn2+和Li+水合离子的数目减少，活性提高，有利于与葡萄糖环上的O5和O6结合，Cl-和阳离子结合，从而破坏纤维二糖的氢键作用，使其溶解。纤维二糖在水及盐溶液中溶解度的大小次序为ZnCl2＞LiCl＞NaCl＞H2O＞KCl。这里，我们首次发现了阳离子对纤维二糖在水溶液中的影响符合Hofmeister序列，这为理解纤维素在无机盐溶液中的溶解提供了新的研究思路，对拓展纤维素的溶解方法有着重要参考价值。 2.研究纤维二糖在不同阳离子碱液，及不同添加剂的NaOH/H2O溶剂体系中的溶解。纤维二糖在碱液中的溶解是典型的焓驱动的放热过程，低温有利于其溶解。OH-水合离子与纤维二糖的羟基作用，碱金属水合离子和纤维二糖O5、O6作用。水溶剂体系与纤维二糖作用的强度次序为LiOH＞NaOH＞KOH，NaOH/urea/ZnO＞NaOH/urea/NaAlO2＞NaOH/urea＞NaOH。OH-水合离子与纤维二糖的羟基及尿素上的氨基有直接的氢键作用，Na+水合离子和纤维二糖O5、O6作用，从而形成包含纤维二糖、OH-水合离子、Na+水合离子以及尿素的稳定氢键复合物。在NaOH/urea/H2O中加入一定量的ZnO或NaAlO2，ZnO以Zn(OH)42-，NaAlO2以Al(OH)4-的形式存在，(OH)44-水合离子能够和纤维二糖的羟基形成更强的氢键，从而提高了溶剂体系溶解纤维素的能力。由此推断，如果一种化合物在NaOH/urea/H2O中能够以四羟基盐的形式存在，那么就可以作为提高纤维素在碱脲溶剂中溶解度的助剂。 3.研究了直链淀粉在NaOH/H2O中的研究机理。利用静动态光散射与冷冻电镜表征分析得到Na-HA和Na-LA中直链淀粉的构象分别为的蠕虫状螺旋和无规线团。由Na-HA和Na-LA水中再生得到的直链淀粉的RHA和RLA的化学结构完整，螺旋链匝间和匝内的氢键比例不同，晶型均为B型但排列不同，形貌则分别为线状交织网络结构和纳米微球。首次发现温度影响直链淀粉链在NaOH/H2O中的构象，进而影响再生直链淀粉颗粒的结构和形貌。以上结果表明高温有利于直链淀粉的扩散，符合时温等效原理;低温下，OH-水合离子与直链淀粉的羟基有更强的相互作用，导致直链淀粉分子间及分子内氢键的全面破坏，从而使直链淀粉溶解。