二氧化硅气凝胶是目前已知最轻的固体材料,具有低密度、高孔隙率、高分散性、高比表面积等特点,在力学、声学、热学等诸多方面都显示出独特性质。由于纯二氧化硅气凝胶脆性大、韧性差,导致其在常压干燥过程中难以成块。单独使用时骨架强度低,力学性能差,孔径分布不均等问题限制了人们对于材料性能多元化的需要。本论文利用常压干燥的方式制备得到成块性以及力学性能较好的二氧化硅/石墨烯复合气凝胶,为其应用提供更多的可能性。本论文主要包括以下三部分内容:(1)低密度二氧化硅气凝胶制备与表征:采用单因素变量法探究了pH值、改性剂三甲基氯硅烷(TMCS)用量以及正硅酸乙酯(TEOS)体积配比对其结构、性能的影响,确定出最佳的制备工艺条件:pH值为7,TEOS与TMCS的体积比为1:3.2,TEOS与无水乙醇体积比为4:7,可制备得到具有良好性能的二氧化硅气凝胶。试样比表面积高达789.349 m~2/g,经过790℃高温处理后,其质量保留率高达88%。(2)二氧化硅/氧化石墨烯复合气凝胶的制备与表征:主要探究了氧化石墨烯掺量对复合气凝胶结构、性能的影响。在5 mL硅前聚体稀溶液中,加入4 mg氧化石墨烯时,其综合性能最佳,其成块性明显提高,比表面积高达855.057 m~2/g,平均孔径为9.805 nm,疏水性能优异,疏水角为124±1o,经过790℃高温处理后,其质量保留率为93%。(3)二氧化硅/还原氧化石墨烯复合气凝胶的制备与表征,首先利用化学还原法制备块状、高弹性还原氧化石墨烯海绵;以该还原氧化石墨烯海绵为增强骨架,通过浸渍方式实现二氧化硅与石墨烯的复合,成功获得大块的、力学性能较好的复合气凝胶。在还原氧化石墨烯海绵的制备过程中,主要探究了还原温度、还原时间以及还原剂用量对还原氧化石墨烯海绵性能的影响,确定还原温度90℃、还原时间4 h、氧化石墨烯和还原剂用量质量比为1:20时,制备得到的还原氧化石墨烯海绵性能最佳。在复合过程中,主要探究了TEOS浓度对复合气凝胶性能的影响,当TEOS浓度大于一定程度时,复合气凝胶在常压干燥过程中出现破损,当TEOS与无水乙醇体积比为4:7时,可以得到整块的复合气凝胶,直径为1 cm的圆柱状复合气凝胶承载其50 g载荷时,形状无任何改变。通过应力-应变测试和压缩前后试样的电镜图像分析,证明了还原氧化石墨烯海绵骨架的增强作用。试样可吸附其自身质量的6-7倍液体,重复十次时吸附能力无明显下降,可应用于油水分离领域。