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本发明涉及一种弹性纤维素气凝胶及其制备方法和应用，包括如下步骤：(1)将纳米纤维素悬浮液进行液氮冷冻，然后进行冷冻干燥得到亚微米纤维素纤维；(2)将亚微米纤维素纤维分散于水中进行二次冷冻，然后进行冷冻干燥即制得弹性纤维素气凝胶；通过化学气相沉积法采用硅烷类化合物对弹性纤维素气凝胶进行表面修饰，得到超疏水弹性纤维素气凝胶，将超疏水弹性纤维素气凝胶应用于油水分离领域。本发明方法得到的弹性纤维素气凝胶在常温及寒冷环境下均具有较好的回弹性和形状恢复性，还具有较低的热传导系数，经过表面修饰后得到的超疏水弹性纤维素气凝胶在油水分离中表现出了超强的分离性能，对氯仿的吸附量可达约自身质量的489倍。