本发明公开了一种聚离子液体修饰的纤维素气凝胶及其制备方法和应用,该纤维素气凝胶是通过链转移剂修饰的纤维素气凝胶CA‑CTA与离子液体单体和引发剂在DMSO中于惰性气体氛围下50~80℃下反应获得的。本发明的纤维素气凝胶CA通过羰基二咪唑CDI活化纤维素气凝胶表面的羟基,在CA上进行加氢酯化反应,以获得链转移剂CTA改性的CA,再通过在CTA修饰的CA表面进行原位可逆加成断裂RAFT聚合,获得高度聚离子液体PIL接枝量的PIL功能化CA材料。本发明的反应条件均温和,并且具有较高的接枝率,得到的纤维素气凝胶对阴离子型染料、含有芳香环官能团或阴离子型抗生素具有吸附作用。