作为近年来材料科学领域的新宠，石墨烯因其独一无二的结构和一系列优异的性能引起了科研人员的高度关注。而在众多衍生物中三维石墨烯不但保留了二维石墨烯结构优异的力学、电学、热学性能，同时也具有极大的比表面积以及可调控设计的多孔结构，在吸附、能源储存、催化剂载体、传感器等领域具有较强的发展前景。　　在本论文中，我们通过改进的Hummers法氧化天然鳞片石墨得到氧化石墨烯分散液(GO)，并以其作为前驱体，分别采用化学交联和化学还原自组装制备了两种石墨烯气凝胶，并探究了其在树脂基复合材料和环境污染方面的应用。研究内容主要如下:　　(1)采用环氧固化剂DDM作为化学交联剂、氨水为辅助剂，通过自组装和冷冻干燥得到DDM修饰的石墨烯气凝胶(DGA)，随后将树脂E51填充到不同密度的DGA中制得不同DGA含量的环氧树脂复合材料。在环氧树脂复合材料的固化过程中，DGA的存在促进了固化反应的进行，较低了树脂体系的活化能。并且我们通过非等温DSC和拉曼证明了DGA与纯环氧树脂基体之间存在这非共价键和共价键作用。正因为二者之间的作用，随着DGA含量的提高，DGA/EP复合材料在玻璃化转变温度前后的CTE值均有较大幅度的降低，且其储能模量后玻璃化转变温度呈现出递增的趋势。通过对DGA/EP复合材料的测试，我们首先发现当DGA的含量仅为0.42wt％时，DGA/EP的电导率可达到0.48S m-1，比纯树脂提高了12个数量级，并且电导率随着DGA含量的增高而增大;同时其导热系数和热分解温度也表现出类似的规律。　　(2)提出一种低成本的制备超轻且可重复压缩的石墨烯气凝胶的可行方法，具体的说石墨烯气凝胶经过退火处理后表现出对油和各种有机溶剂超高的吸附能力，最高可达自身重量的350倍，比大部分报道的吸附材料高。并且在吸附-燃烧、吸附-蒸馏、吸附-挤压中表现出优异的可循环重复性，经过10次循环后，其吸附能力还能保持在95％以上。除了优异的吸附能力外，石墨烯气凝胶还具有其它重要的性能，如理想的疏水性、良好的耐火性和压敏特性。更重要的是GO的还原自组装温度较低，能够大批量制备。这种可行的方法和独特的性能优势使得所得的石墨烯气凝胶具有广泛的应用，如吸油、能量储存和压敏传感器。