水资源危机是本世纪人类面临的最大危机之一。为了应对水资源危机,大力发展水处理技术成为必然选择之一。电容去离子技术是近些年来新兴起的水处理技术,具有低能耗、高效率、无污染、可循环使用的优点,因此有很大的发展前景。电容去离子技术的核心是电极材料,现有的电极材料主要包括活性炭、碳气凝胶等,但是它们的容量有限,性能不能满足大规模工业化生产的要求。石墨烯作为一种新型碳材料,具有高导电性和高理论比表面积的优点,符合对电容去离子电极材料性质的要求,是优良的电极材料选择之一。但是,石墨烯亲水性差、实际可利用比表面积不高、易团聚的缺点严重阻碍了它的实际应用。对石墨烯进行表、界面修饰改性、杂原子掺杂以及构筑石墨烯基复合电极材料,是解决上述问题的有效途径。本文针对上述问题,围绕石墨烯基复合电极材料的制备及其电容去离子性能,开展了一系列工作,主要工作如下:（1）以壳聚糖和植酸分别作氮源和磷源,以氧化石墨烯作导电助剂,制备了氮、磷共掺杂的三维多孔碳/石墨烯复合电容去离子电极材料。通过一系列分析表征发现,氮、磷共掺杂材料具有明显的分级孔和贯通的“孔中孔”形貌,氮、磷共掺杂三维多孔碳/石墨烯中氮与磷的含量均高于氮、磷单独掺杂的样品。另外,氮、磷共掺杂三维多孔碳/石墨烯电极材料具有显著提升的导电性和润湿性。相比氮、磷单独掺杂和未掺杂的三维多孔碳/石墨烯,氮、磷共掺杂三维多孔碳/石墨烯电极材料具有更高的比电容和去离子容量,在500 mg/L的Na Cl水溶液中、1.2 V电压和40 m L/min流速的条件下,取得26.8 mg/g的高去离子容量以及显著提升的去离子速率。该工作为高效去离子电极材料的设计和应用提供了理论指导。（2）以石墨烯作为导电助剂,P123作为分散助剂,利用Fe Cl3与K3Fe（CN）6之间的化学反应,制备了普鲁士蓝/石墨烯复合电容去离子电极材料。通过调节石墨烯的加入量,获得了形貌和结晶度良好的普鲁士蓝/石墨烯复合材料。研究发现,石墨烯的加入明显提高了材料的导电性,普鲁士蓝紧密依附于石墨烯生长,减小了石墨烯与普鲁士蓝之间的界面电阻,并使得普鲁士蓝的赝电容充分发挥作用,大幅提升了材料的去离子容量。普鲁士蓝/石墨烯复合电极材料在500 mg/L的Na Cl水溶液中、1.2 V电压和60 m L/min流速的条件下,去离子容量达到69.3mg/g,并且具有良好的再生性能。该工作为超高容量电容去离子电极材料的设计和应用提供了理论指导。（3）以四水合钼酸铵和硫脲为原料,氧化石墨烯作为导电剂,通过水热方法制备了Mo S2/石墨烯复合电容去离子电极材料。通过调控氧化石墨烯的添加量同时获得了高体积比容量和高质量比容量的电容去离子电极材料。通过一系列分析表征发现,氧化石墨烯对Mo S2/石墨烯的微观形貌有明显影响,氧化石墨烯能为Mo S2的生成提供成核位点,经热还原后能明显提高材料的导电性能。在500mg/L的Na Cl水溶液中、1.2 V电压和60 m L/min流速的条件下,取得了15.2mg/cm3的体积比去离子容量和20.5 mg/g的质量比去离子容量。通过恒流充放电10000次长循环测试证明了材料具有良好的化学稳定性,通过再生性能测试证明电极材料具有良好的再生能力。通过原位拉曼测试揭示了其电容去离子机理,发现Mo S2/石墨烯材料在去离子过程中发生由2H相到1T相的相变,脱钠过程中部分1T相转变回2H相。该工作为高体积比和高质量比容量电容去离子电极材料的设计和应用提供了理论指导。