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作为石墨烯的衍生物,氧化石墨烯（GO）以其化学稳定性强、机械强度大、易功能化修饰等特性,在气体和液体分离领域受到了人们的广泛关注。GO拥有和石墨烯相似的二维层状结构,但前者在其碳骨架平面上引入了大量的含氧官能团,如位于平面中心的环氧基（-C-（O）-C-）和羟基（-OH）,位于平面边缘的羧基（-COOH）和羰基（-C=O）。正是由于这些含氧官能团的存在,大大提高了GO的亲水性,同时也丰富了化学反应位点,使得对GO的化学修饰成为可能。首先,本论文在海水淡化膜领域对GO进行了深入研究,选择胺类小分子对GO进行插层修饰,由于小分子的进入使得GO层间距得以扩大,水分子在GO膜中的传质阻力在一定程度上得到了削弱,并利用真空抽滤法制备出了一种高通量海水淡化GO复合膜（GOCMs）;其次,选择多种不同链长的端基脂肪二胺对GO进行氨基化修饰,提出了脂肪胺在GO层中的键合模型,探究了二胺链长与GO层间距之间的关系,并得出了二者之间的函数关系式;最后,利用GO的高比表面积特性,制备出一种rGO负载的高活性Ag纳米颗粒（Ag-NPs）催化剂,并研究了该催化剂在硝基加氢还原过程中的催化性能以及对亚甲基蓝（MB）的降解性能,证明了该催化剂在污水处理领域拥有极高的催化活性和循环使用性。第一部分,选取1,4-环己二胺（CDA）和对苯二胺（pPDA）作为插层小分子对GO纳米片进行共价修饰,制备出具有不同层间距和亲水性的GO复合膜。通过XRD计算得出CDA-GOCM和pPDA-GOCM的层间距较GO膜均有增大,但前者的亲水性较GO膜有所增强,而后者的亲水性却明显下降。然而,在90°C时,GO、CDA-GOCM和pPDA-GOCM的海水淡化水通量分别为11.4 kg·m-2·h-1、20.1 kg·m-2·h-1和10.7 kg·m-2·h-1。根据实验数据可得:小分子的插层修饰使得GO膜的层间距显著增大,有利于提高膜的海水淡化性能;在影响水通量的两个核心因素中,膜的亲水性较层间距对水通量的提升影响作用更大。第二部分,为了探究插层分子的链长度与GO膜层间距的关系,选择了一系列不同链长的端基脂肪二胺（Ax）来修饰GO,提出了胺基链在GO层中的键合模型和层间距的理论计算方法,并将Ax-GO的理论层间距与XRD实测层间距进行对比验证。综合考虑Ax-GO的层间距、亲水性和制膜的可行性,确定了A4-GO膜是所有Ax-GO膜中海水淡化性能最佳的GO复合膜。第三部分,利用多巴胺（DPA）的黏着性和弱还原性,将Ag+还原为Ag-NPs,并粘附于rGO巨大的表面之上,制得一种高活性催化剂rGO/PDA/Ag,并应用于水体污染物的催化降解,而所制催化剂表面上Ag-NPs的粒径范围是5060 nm。在NaBH4还原4-硝基酚的过程中,该催化剂表现出了极高的催化活性,2 min内4-硝基酚还原为对氨基酚的转化效率高达99.1%。另外,在常温常压、无紫外光照射的条件下,60 min时浓度为10 ppm的MB水溶液的催化降解效率为98.7%。