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随着水环境污染现象的日益加剧,对水体中污染物的有效处理越来越引起人们的重视,尤其是染料废水、含油废水等。非均相Fenton催化氧化作为一类重要的高级氧化技术,已广泛应用于染料废水的预处理和深度处理,而其关键在于高催化活性的催化剂。吸附法也是一类重要的废水处理方法,并且应用于很多实际废水处理工程,而吸附剂则是其关键。本论文基于氧化石墨烯(GO)的优异性能,主要开展了两个方面的研究:(1)Fe3-xCuxO4/GO(0≤x≤0.1)纳米复合材料的制备及其催化降解水中的对硝基苯酚(p-NP);(2)石墨烯气凝胶(GA)与多壁碳纳米管(MWCNTs)掺杂的石墨烯气凝胶(GMA)的制备及其对有机物的吸附性能。主要结论如下:(1)通过共沉淀法制备了不同GO含量的Fe304/GO和不同Cu掺杂量的Fe3-xCuxO4/GO(0≤x≤0.1)纳米复合材料,并以其为非均相Fenton催化剂进行p-NP的降解。Fe3O4/GO纳米复合材料在GO含量为6.25 wt.%时具有最佳的催化降解能力;Cu掺杂可显著提高Fe3O4/GO纳米复合材料的催化性能,尤其是Fe2.925Cu0.075O4/GO纳米复合材料。在相同实验条件下,使用Fe2.925Cu0.075O4/GO时,p-NP在20 min内的降解率为97.8%,远高于Fe3O4/GO催化剂(57.9%)。在最佳反应条件下,使用Fe2.925Cu0.075O4/GO纳米复合材料时,p-NP转化率和COD去除率分别达到98.4%和74.7%,相应的H2O2分解率约为96.7%;而且四次使用后,p-NP去除率仍然高达96.0%。(2)通过水热化学还原-冷冻干燥法制备了石墨烯气凝胶(GA)和MWCNTs掺杂的石墨烯气凝胶(GMA),并研究了温度、pH、吸附剂用量等条件对于甲基橙(MO)、真空泵油、苯等有机物的吸附性能。在最佳的实验条件下,GA对于MO的最大吸附容量可达到160.9 mg/g;GMA(GO:MWCNTs=5:1)对真空泵油和苯的吸附容量分别达到84.9 g/g和83.4 g/g。