单层石墨烯是目前已知最轻最薄的材料,它的理论比表面积、热导率、杨氏模量、抗拉强度等性能优异,是一种应用潜力非常广泛的一种碳材料。由溶胶过程得到的石墨烯气凝胶又称为石墨烯海绵,继承了石墨烯和气凝胶高比表面积、高孔隙率和高电导率等优点,同样引起了学术界的极大关注和研究。本论文的具体研究内容如下:首先,通过改良的Hummers法,以天然鳞片石墨为原料制备氧化石墨烯。通过扫描电镜、红外分析、拉曼分析、电导率测试以及BET比表面积分析、X射线衍射分析等手段进行分析与表征。其次,以氧化石墨烯为原料,通过添加还原剂并进行水热反应,经冷冻干燥后,制备了还原氧化石墨烯气凝胶。研究了水热反应时间、水热温度以及氧化石墨烯浓度的优化条件。以抗坏血酸、硫酸亚铁、氨硼烷/硫酸亚铁为还原剂,分别研究了不同还原剂对气凝胶的影响。通过扫描电镜、接触角测试、BET比表面积分析以及拉曼对石墨烯气凝胶的结构进行表征与分析,寻求制备气凝胶的最优条件。并且测试了不同还原剂气凝胶对汽油、氯仿、甲醇、甲苯、DMF的吸附能力。结果表明以抗坏血酸作为还原剂制备得到的石墨烯气凝胶对不同有机溶剂/油料基本均具有良好的吸收效果,而另外以硫酸亚铁以及氨硼烷/硫酸亚铁作还原剂制备得到的石墨烯气凝胶对于有机溶剂/油料的吸附效果明显弱于前者。最后,利用紫外光谱研究了石墨烯气凝胶对各种染料的吸附能力,包括罗丹明B和橙黄G。定量表征了石墨烯气凝胶对于染料的吸附过程,将石墨烯气凝胶对于染料的吸附过程分别进行热力学以及动力学的拟合。结果表明,吸附过程的热力学满足Langmuir单分子吸附热力学模型,而动力学满足伪二级动力学模型。经过计算,以硫酸亚铁/氨硼烷协同还原制备得到的石墨烯气凝胶对于染料的吸附效果最佳,在环境治理方面将会发挥出巨大的应用潜力。