环境危机是当今社会所面临的重大问题,城市化的蓬勃发展和由此而来的工业化进程,导致大量的有机化合物与金属污染物被倾倒入水环境中,致使水污染日益严重。由于这些污染物具有生物累积性和不可降解性,严重影响了生态系统平衡与人类健康安全。水体中比较关键的污染物包括了有机物和无机物,其中有机污染物包括一些代表性物质,例如有毒染料罗丹明B和抗生素物质四环素,都具有极强的生物毒性和危害性,能引发人体的重大疾病,并且在我国的用量大,近来出现在国内的多处水域。此外,无机污染物主要指有毒金属,往往以离子形态存在于水环境中,包括铅离子和砷离子,分别是近年来重金属和类金属的代表性物质,在低浓度下也可以对人体造成毒理影响,且容易进行生物累积,从而成为人类和地球生态系统的持久性威胁,因此也可以选定为目标污染物。水处理技术如催化和吸附等方法常常用于去除水中的关键污染物,是近年来的研究热点,而其中突破的关键在于新材料的合成与应用,进而解决环境污染问题,促进产业健康发展。其中,石墨烯及其复合物作为有效的催化载体和吸附材料,在水处理中有显著效果,但在实际应用也会出现反应活性有限与分离困难等问题。因此,本论文结合已有的工作基础,包括铋氧物和粘土矿的探索合成,用于对石墨烯进行改性与设计,形成复合材料,分别增强材料的光催化活性、吸附性能及分离性能。在研究中探索制备了三种较为新型的石墨烯基复合材料,并进行了全面的表征分析和对水环境中污染物的催化降解（吸附）性能研究,加强了对催化机理的理解,扩充了课题组研究范围,所获得的主要研究成果如下:（1）采用水热还原法合成了氧化银/钨酸铋异质结复合石墨烯（ABW-RGO）,利用XRD、XPS、FE-SEM、HR-TEM和UV-DRS等多种手段探索复合材料的结构和形态特征,研究不同含量的影响,并探究样品对抗生素污染物（四环素）的光催化降解性能。结果表明,ABW-RGO在40 min内对TC的降解效率达到95.3%,反应速率常数为0.096 min-1,对多种有机污染物都有较高的去除效率。另外,对使用后的催化剂进行XRD与XPS分析,证实了Z-Scheme结构的形成及其结构稳定性,可以进行重复使用。经过降解反应,总有机碳去除率为48.6%,矿化程度较高。对于其它的有机染料也有着良好效果,复合光催化剂在不同条件下对有机污染物处理和环境修复都有良好的应用前景。（2）采用化学沉淀法,将磁性纳米颗粒负载于氧化石墨烯表面,并与钨氧铋结合制备功能化磁性氧化石墨烯复合材料（BWO-MGO）。通过XPS、TEM、FT-IR、PL和VSM等方法对复合材料进行结构表征,并对色素污染物（罗丹明B）进行可见光催化降解,在不同的催化剂用量、污染物浓度和p H值等条件下对样品的降解性能进行评价。可见光照射下,复合光催化剂可使污染物RB在40 min内降解率达到98.5%,处理效果明显。并且,利用活性物种捕获与机理分析,证实了异质结中超氧自由基和羟基起到了关键作用,电子和空穴得到了有效分离。催化剂在反应后可以快速分离与回收,具有良好的循环利用性能与光学稳定性。其中磁铁组分的浸出率较低,BWO-MGO显示出了优越的光催化性能,可以应用于有机污染物的工业降解。（3）超声辅助制备了有机化蒙脱石-氧化石墨烯复合物（GO-OM）,利用FT-IR、FE-SEM、XPS、TGA和BET等技术手段对材料进行了全面的表征分析,并探究了样品对水溶液中重金属与类金属污染物（铅离子与砷离子）的吸附特性。不同p H值对处理效率存在明显的影响,材料表面Zeta电位也由正变负。通过模型分析,GO-OM复合吸附剂对Pb（II）和As（V）的吸附容量分别达到183.93 mg/g和104.17 mg/g;处理过程符合Langmuir等温模型与准二级动力学模型,反应具有自发性和吸热性;二元体系下的吸附机理主要是静电吸引与络合作用,材料表面的功能基团与层间活性离子发挥了协同效应。复合吸附剂对多种重金属离子都有良好的效果,有望用于处理实际生产中的污染物。本研究所合成的几种催化与吸附功能材料,具有效率高、操作简便和成本节约等优点,适用于处理水中的关键污染物。并且,通过对反应机理的深入分析,形成了水质处理的完整体系,可为工业化生产过程提供有价值的参考资料。