柔性是有机太阳能电池（OSCs）最显著的特征之一。柔性OSCs具有轻质、机械灵活等优点，在可穿戴和便携式电子设备方面显示出巨大的应用前景。近年来，优化透明电极、活性层材料和器件结构的协同努力已将柔性OSCs的能量转换效率（PCE）提高到14-17%。柔性聚合物基底是柔性OSCs的关键组成。目前，常用的柔性基底有PET,PEN,PI等，它们在透光率、表面质量和机械柔性方面的综合表现使得它们在柔性OSCs领域取得显著进展。然而，这些塑料基底通常是不可再生的石油资源合成聚合物，不符合可持续发展和绿色社会的需求。生物基基底被认为是柔性电子产品中石油基基底的一种理想的替代品。例如，由纳米纤维素所制备的CNC基底和CNF基底，它们的平均透射率和表面质量可以与商用塑料基底相媲美，但所获得的OSC的PCE远低于10%。此外，纳米纤维素基底的脆性和水分散性无法在加工及使用过程中抵抗外力和溶剂侵蚀。因此，通过生物基可再生资源设计合成稳定、高强度的柔性基底材料仍是一个巨大的挑战。

光催化全解水制氢反应动力学缓慢且生成的混合气（H2/O2）存在安全隐患，此外，使用空穴捕获剂也会造成额外的成本和二氧化碳排放。因此，开发新型、安全、有效的光催化系统是实现高效绿色制氢的关键。氮化碳（CN）具有合适的能带和可调节的电子结构，在光催化生产H2和苯甲醛（BAD）方面具有很大的潜力。然而，原始CN通常表现出较大的激子结合能（Eb），缓慢的电荷转移和活性位点暴露不充分。尽管目前具有D-A结构的CN基光催化剂能促进载流子的转移和分离，但在CN框架中构建有效的IEF以同时实现低激子结合能（Eb）和D-A结构之间的强相互作用是极其困难的。然而，扩展π共轭区域被认为可以有效地增强载流子的离域，从而调节Eb。此外，光催化反应发生在固/液界面，传质过程通常需要一个可达的通道来进行。因此，如何在CN框架中同时构建有效的IEF和快速可及的传质通道，以促进光催化氧化还原偶联反应体系的形成，是一个巨大的挑战。

超级电容器（SC）由于具有高功率密度、快速充放电能力以及较长的循环寿命等优点，在储能方面展现出了巨大的潜力。然而，传统的液态电解质存在诸多缺陷，如溶剂有毒有害、集成困难、电解液泄漏风险高、易燃和无法回收等。相比之下，聚合物凝胶电解质（GPE）具有安全性高、柔性好和不易泄露等优势，被认为是传统液体电解质的理想替代品。此外，从可持续的角度来看，壳聚糖是仅次于纤维素的第二丰富的天然聚合物，其结构上具有大量的衍生化和功能化反应位点，使其在设计和制备用于储能装置的GPE上具有巨大的潜力。因此，基于分子水平考虑，设计并制备一种具有较高的柔韧性、高电化学性能和高循环稳定性的可回收且阻燃的功能化壳聚糖基凝胶电解质，势在必行但也面临巨大的挑战。

水系锌离子混合电容器兼具超级电容器和电池的优点且价格低廉、安全环保被认为是最有前途的储能体系之一。不幸的是锌枝晶和寄生副反应严重阻碍了其循环稳定性和电镀沉积效率。目前研究者们开发了许多策略来解决的上述问题，如：正极材料的设计、锌阳极人工界面层、添加剂以、隔膜和凝胶电解质等。其中凝胶电解质具有显著的安全性、柔性和不易泄露等优势。同时，纤维素是地球上储量最丰富的天然聚合物由于其原料来源广、可再生和易于改性等特点，是制备凝胶电解质的理想候选者。因此，基于分子水平考虑并设计一种具有较强的机械性能、电化学性能和配位能力以实现无锌枝晶和超长循环稳定性的纤维素基水凝胶电解质面临巨大的挑战。