氧化石墨烯复合气凝胶一般是由氧化石墨烯（GO）经过控制还原与其它纳米材料、天然聚合物及合成聚合物等材料复合制备的一类气凝胶,其优点在于克服了单纯石墨烯气凝胶（GA）存在结构稳定性差、容易脆裂的缺点,通过合理设计制备方法,其在性能上兼具了石墨烯基气凝胶优异导电性、良好的光、热和机械等性能以及低密度、高孔隙率、高比表面积等特性。近些年,利用天然及合成高分子材料与GO制备氧化石墨烯复合气凝胶成为了研究的热点,原因在于其在吸附、超级电容器、储能材料、传感器、隔热保温等方面具有优异的性能和广泛的应用。本论文主要研究了 GO与壳聚糖（CS）、海藻酸钠（SA）、魔芋葡甘聚糖（KGM）、聚乙烯亚胺（PEI）、导电高分子聚吡咯（PPy）等高分子材料形成复合气凝胶的结构和性能,为氧化石墨烯复合气凝胶的广泛应用奠定理论和技术基础,具体研究内容如下:首先,采用溶胶-凝胶法和滴加法制备了具有三维多孔和丰富微孔通道结构的KGM-GO/CS/SA复合气凝胶小球。研究结果表明所制备复合气凝胶具有低体积密度（21.2 mg/cm3）和“分层多孔结构”,超大的比表面积936.52 m2/g,可作为污水中四环素（TC）、氧氟沙星（OFL）和磺胺嘧啶（SDZ）等抗生素的吸附剂,具有吸附量大、吸附效率高的优点;KGM的交联明显提高了其力学性能和热稳定性,使其从脆性转变为可压缩性;其结构富含氨基、羧基、羟基和大π键等,提供了丰富的活性吸附位点,对OFL、TC和SDZ抗生素具有较快的吸附速率,能在20 min内达到吸附平衡,吸附量分别可达427.63 mg/g、374.35 mg/g和231.09 mg/g。用准二级模型和朗缪尔吸附模型来描述吸附过程更为合理。提出了对抗生素氢键、π-π相互作用、静电相互作用及π-π电子供体-受体相互作用的吸附机理。其次,氧化法制备了具有醛基结构的氧化海藻酸钠（OSA）作为交联材料,通过多交联和水热法OSA与PEI、CS及GO相互之间作用构筑具有互穿聚合物网络结构的复合气凝胶材料（PEI-GO/OSA/CS）。检测结果表明,三维多孔网状结构的PEI-GO/OSA/CS复合气凝胶具有轻质特点（体积密度10.12～36.81 mg/cm3）,多交联结构提高了复合气凝胶的力学性能,能在60%形变量下多次循环压缩后仍能保持优异的韧性和回弹性,同时不同交联程度下产生空隙结构会对其动态热传递和热耗散性产生显著影响。另外,PEI-GO/OSA/CS复合气凝胶的独特结构和表面丰富的官能团具有优异吸附去除性能,对废水中残余染料罗丹明B和亚甲基蓝吸附去除率为99.9%和99.8%。最后,通过超声波辅助方法和水热法,利用GO引发吡咯单体在MoS2和石墨烯的片层间聚合,成功制备了具有导电多孔网状PPy/MoS2/GA复合气凝胶（PMG）。FT-IR、XPS、Raman及EDS说明三者通过稳定的共价键成功复合,SEM揭示其具有三维交联和丰富孔隙结构,孔径分布在几百纳米范围内。PMG具有优异的热稳定性,TGA表明升温到800℃时,总失重率只有28.42%。通过优化吡咯单体用量,成功抑制二维片层极易团聚的缺点,同时具有一定的导电性,电导率为7.2×10-3S/cm;作为超级电容器电极材料,协同作用提供丰富的离子通道及活性位点,电化学性能表明其具有优异的比容量,在1 A/g下其比电容能达到950F/g。