近年来碳材料备受关注,氧化石墨（GO）以优异的力学、热学和电学性能,在光电传感、能源电池等方面具有重要应用前景。化学氧化法制备的氧化石墨含有杂质金属离子,随着纯化过程的进行,水分子在GO颗粒表面形成较厚的溶剂化层,导致其脱水困难,限制了高品质氧化石墨的大规模生产。因此,本文将GO纯化过程分为金属离子从GO固相迁移到纯化剂中和纯化剂从体系中分离去除两个阶段,研究溶剂化作用对GO体系聚集结构及纯化机理的影响。针对GO纯化中金属离子的迁移规律进行了实验研究,结果表明金属离子在纯化剂中溶解度越高,体系能量越大,搅拌强度越高,金属离子越容易迁移到纯化剂中。针对本文使用的GO原料,确定最优迁移条件为采用10%的盐酸为纯化剂,反应温度为20℃,无需搅拌的条件下处理60min。金属离子在GO固相与纯化剂中存在分配平衡关系,每次纯化迁移到纯化剂中的金属离子含量有限,为了达到纯化要求,需对GO原料进行多级纯化。所以通过物料守恒方程和金属离子分配平衡方程,构建了多级纯化计算模型,可依据纯化要求预测纯化次数,为纯化工艺设计提供了依据。在使用不同纯化剂的过程中,氧化石墨具有不同的聚集结构并影响体系的过滤效果。采用Bergin法计算GO的溶度参数为｛δD｝≈16.2（J/cm~3）1/2,｛δP｝≈14.7（J/cm~3）1/2和｛δH｝≈32.3（J/cm~3）1/2。利用平均透光率对介观尺度下氧化石墨在不同纯化剂中的聚集状态进行测定,结果表明加入与GO溶度参数差别较大的乙醇时,GO颗粒快速聚集,说明GO与纯化剂的溶度参数差距越大,两者之间的溶剂化作用越弱,GO越容易发生团聚。对宏观尺度下纯化后的GO固相中金属离子含量进行测定,得知金属离子越易迁移到溶剂中,固相与溶剂的溶剂化作用越弱时纯化效果越好。因此本文提出采用乙醇-水混合溶剂对GO进行纯化。利用分子模拟方法在微观尺度分析了水分子和乙醇分子与GO颗粒的作用关系,得到GO层间可容纳较多的与GO溶度参数相近的水分子,与实验结果一致,为研究GO与不同溶剂分子的结合程度提供了可行的计算模型。针对纯化过程中氧化石墨体系会由悬浮液转变为胶体,过滤困难的问题,本文提出静电位阻作用-溶剂化作用纯化机理。通过静态剪切实验、动态粘弹实验和触变实验研究了GO浆液流变特性与体系聚集结构的作用关系。结果表明在外力作用下,低浓度的GO颗粒碰撞聚集成大颗粒絮团,高浓度的GO颗粒分散聚集为大颗粒絮团,但是体系中水分子仍被包裹在絮团中,导致脱水困难。当加入高分子聚合物（CPAM）时,CPAM与水分子抢占固相表面的吸附位点,静电位阻作用削弱了水分子的溶剂化作用,而且在外力作用下缠绕的CPAM分子链被打开,GO颗粒在CPAM长分子链作用下发生团聚,提高了分离效率。当CPAM与GO固相的质量比为20%时,滤液体积提高了5倍,滤液将金属离子带出体系,改善了纯化效果。高分子聚合物引起的静电位阻作用与水引起的溶剂化作用共同影响氧化石墨体系的纯化效果,为氧化石墨胶体的分离纯化提供了理论依据。本文通过研究金属离子分配规律以及GO颗粒在不同溶剂中的聚集结构变化,揭示溶剂化作用对GO纯化过程的影响机理。在多尺度下建立微观分子结构模拟,介观颗粒聚集结构和宏观纯化效果之间的关系,具有重要的理论意义和应用价值。