石墨烯是由单层sp~2杂化碳原子组成的蜂窝状的二维材料,独特的电子结构使其具有优良的物化性质。因此,石墨烯在光电、生物和吸附等多个领域均有巨大的潜在应用价值。将二维的石墨烯应用到三维材料中,可以明显改善其力学性能,并且引入反应位点,提供可能的功能性。四臂聚乙二醇(tetra-PEG)是一种高强度水凝胶,规整的三维网络结构使其具有较好的压缩性能,但是,这种水凝胶的拉伸性能往往较差,因此其应用受到限制。本文为了解决这个问题,以石墨烯为增强纳米粒子,首先制备了四臂聚乙二醇/石墨烯(tetra-PEG/RGO)纳米复合水凝胶,进而研究了石墨烯含量对水凝胶结构和性能的影响。结果表明,石墨烯的引入使该水凝胶的压缩强度比传统tetra-PEG水凝胶增加了29倍,拉伸强度增加了9倍。同时,由于石墨烯的共轭结构与含有苯环的有机染料分子相互作用,使得tetra-PEG/RGO水凝胶表现出较好的染料吸附性能。此外,这种复合水凝胶还表现出较好的近红外光(NIR)响应性。另一方面,由于具有三维网络交联结构的石墨烯气凝胶(GA)在电化学、吸附和催化领域均有良好的表现,但是,采用简单的制备方法制备具有优良力学性能且兼具功能性的GA仍然是一个挑战。本文提出以多胺小分子为结构增强剂和助还原剂,制备了以石墨烯为结构主体材料的高弹性GA,其压缩强度可达6.8 MPa,还考察了该气凝胶对有机溶剂的吸附效应。