石墨烯基吸附剂在污水处理领域的应用受到了广泛的关注。然而,二维石墨烯片层间存在强烈的π-π堆叠和范德华力作用,在水溶液环境中极易产生不可逆团聚,致使其实际比表面积远远低于理论值,极大地抑制了石墨烯的吸附性能。而石墨烯的一个重要衍生物——氧化石墨烯(GO)虽具有优异的吸附性能,但在实际应用中更存在分离困难、纳米毒性等二次污染问题。为解决上述问题,本论文拟通过将聚丙烯酸聚合物网络结构引入氧化石墨烯片层间制备出一种兼具高吸附量、快吸附速率和好吸附循环性的三维石墨烯基吸附剂,并进一步通过调控试验参数,实现该吸附剂材料的结构可控,深入探讨复合材料的微观结构与其对多种水体污染物吸附性能之间的构效关系。另外,通过拟合一系列吸附学模型,阐述相关吸附机理,为石墨烯基吸附剂材料的制备奠定一定的理论基础和实验经验。采用原位溶液聚合法以氧化石墨和丙烯酸(AA)单体为原料成功组建了三维氧化石墨烯/聚丙烯酸骨架(GO/PAA),并探索了GO片层与AA之间的相互作用机理。通过扫描电镜对其进行微观形貌的对比分析,发现当引发剂(KPS)用量和交联剂(MBA)用量为单体质量的1%、氧化石墨与AA的用量达到1:7时,GO/PAA骨架材料呈现出双网络多孔结构。利用X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱来观察官能团变化情况,通过X射线衍射、Raman光谱探测气凝胶晶体结构。结果表明,PAA聚合物网络的引入,促使功能化GO片层的层间距明显增大,抑制了片层间团聚,为三维骨架材料的构建提供了有利条件。与此同时,由于PAA聚合物网络和GO片层存在大量氢键,PAA在各GO片层搭建“桥梁”以实现宏观化的同时,还极大地增加了该骨架材料的羧基含量,为大幅提高GO/PAA对水体污染物的吸附性能提供了可能。利用紫外分光光度计和电感耦合等离子体发射光谱仪,对比了改性前后气凝胶材料对于阳离子染料(亚甲基蓝、结晶紫、罗丹明B、甲基橙)和重金属Cu2+离子的吸附性能,发现具有双网络结构的GO/PAA3展现出最好的吸附性能。此外,本论文还探索了不同外界条件下(吸附时间、溶液pH值)GO/PAA3的吸附行为变化,并利用吸附等温线及吸附动力学模型对实验数据进行非线性拟合,揭示GO/PAA3与水体污染物间的相互作用机理。