新材料区别于传统材料,在某些方面有着卓越的性能。研发新材料一直是解决环境与能源问题的有效途径。石墨烯作为近年来最热门的新材料之一,在污水处理、能量存储、光电子器件等各个领域有着巨大的应用前景。本文从氧化石墨烯(GO)出发,制备了多种宏观体材料,包括GO/淀粉复合气凝胶、超薄石墨烯薄膜以及热收缩石墨烯气凝胶,并对这些宏观体材料进行了表征以及相关性能的测试。通过改进的Hummers法制备了GO,此方法制备的GO在水溶液中具有良好的分散性,我们通过扫描电镜,透射电镜对GO进行了形貌分析,并通过红外光谱分析了GO的含氧官能团,利用热失重曲线分析了其热稳定性。利用淀粉跟GO的官能团相互作用,通过淀粉发酵和加热糊化制备了多孔的GO/淀粉气凝胶,这种材料环保无毒且成本低廉。通过吸附实验测试了此种材料对水溶液中亚基甲基蓝(MB)的吸附能力。并研究了溶液初始pH、吸附剂加入量、温度、MB的初始浓度以及吸附反应时间对吸附过程的影响。我们将所得的数据进行了热力学以及动力学的拟合。根据Langmuir模型计算得到的最大吸附量为127.71 mg/g。热力学研究表明此吸附过程为吸热的自发过程。综上所述,GO/淀粉复合气凝胶是一种新型的生物质吸附剂,其环保高效的特点表明其在污水处理方面有着很广阔的应用前景。通过真空抽滤和化学还原制备了超薄的石墨烯薄膜,通过扫描电镜对薄膜进行了表面形貌的表征,薄膜表现出良好的柔性和强度。通过电化学实验测试了薄膜作为超级电容器电极的的性能,在2 mV/s的扫速下测得比电容为215.6 F/g,循环伏安曲线和恒电流充放电曲线表明石墨烯薄膜是一种理想的双电层电容器电极材料。同时,石墨烯薄膜也具有很好的循环稳定性。制备了孔隙率较高的石墨烯气凝胶,并通过热收缩处理的方法使其收缩至一定体积,我们研究了热收缩对气凝胶的机械性能、孔结构、电化学性能以及电毛细抽吸性能的影响。发现随着热收缩程度的增加,气凝胶隙率减小,弹性减弱,同时其强度大大增加。气凝胶的质量比电容随着收缩程度的增加而减小,但体积比电容则恰好相反。在电毛细抽吸实验中我们实现了石墨烯气凝胶抽吸的开关可控性,并研究了其阈值电压和饱和吸收量。