近年来发生的大型溢油事故,不仅导致能源的浪费,而且对海洋生态平衡以及经济发展带来不可估量的损失。同时,工业废水的排放严重污染人类的生存环境。因此,寻求一种成本低、分离效率高且循环使用寿命长的油水分离材料显得至关重要。石墨烯泡沫因其孔隙率高、化学性质稳定以及良好的柔韧性而有望替代传统吸附材料在该领域获得广泛应用。目前,石墨烯泡沫在制备和应用方面仍存在以下问题:以氧化石墨烯为前驱体,通常以有毒的硫脲、三聚氰胺、乙二胺等为还原剂;石墨烯泡沫的内在脆性使其应用时易发生坍塌引起结构破坏;单纯的石墨烯泡沫在水油分离方面选择性不高,即吸油的同时也部分吸水。因此,解决以上问题实现石墨烯泡沫在油水分离领域的潜在应用具有迫切的现实意义。针对上述问题,本论文分别采用水热法和模板法制备石墨烯基复合泡沫,以生物材料多巴胺为还原剂和交联剂,利用仿生氟化对其表面润湿性进行调控,进而对石墨烯基复合泡沫的油水分离特性进行了研究。具体研究内容如下:在水热法中,研究了水热温度和反应时间对形成还原氧化石墨烯水凝胶的影响规律。结果表明,水热温度90°C反应9h时,多巴胺最能有效抑制氧化石墨烯片层的堆积,形成的还原氧化石墨烯水凝胶的体积收缩最小。通过壳聚糖强化制备出了超轻的、压缩性能高达75%的且具有微纳米结构的水下超疏油多孔柔性石墨烯基复合泡沫(CGA);通过仿生氟化制备了具有超疏水特性的氟化石墨烯基复合泡沫(fCGA),当全氟癸基硫醇(PFDT)浓度为10mM时,fCGA-10的疏水性能最优,表面水接触角高达162±1°。在模板法中,受到贻贝蛋白多巴胺的强粘附性和自聚合成膜特性的启发,在氧化石墨烯表面通过迈克尔加成反应共价接枝PFDT,制备氟化的还原氧化石墨烯纳米片(rGOfPDA),借助于超声辅助使其均匀粘附于聚氨酯泡沫骨架制备出具有微纳米结构的超疏水石墨烯基复合泡沫(rGO-f PDA/PU);当rGO-fPDA负载量为相应聚氨酯泡沫质量的40wt%时,rGO-fPDA/PU的疏水性能最好,水接触角达到158±1°。研究了柔性石墨烯基复合泡沫(CGA)的油水分离特性。结果表明:经壳聚糖浸泡后,经接触角测试,CGA具有空气中超双亲、水下超疏油的特性,赋予其自清洁和抗污染功能;经10次油水分离后,CGA的水下油接触角仍保持在150°以上且多孔结构未被堵塞,具有良好的循环和结构稳定性;经腐蚀液浸泡一段时间后,CGA的水下油接触角保持在140°左右,具有良好的耐腐蚀性。研究了利用上述两种方法制备的仿生氟化石墨烯基复合泡沫的油水分离特性。结果表明:微纳米结构和低表面能物质的修饰,赋予了两种氟化石墨烯基复合泡沫超疏水/超亲油的特性;fCGA-10和rGO-fPDA/PU对各种有机物的吸附能力分别为38-70g/g和21-118g/g;在循环吸附测试中,二者均表现出了良好的循环和结构稳定性;经腐蚀液浸泡后,fCGA-10表现出了更优异的耐蚀性,且fCGA-10在酸性环境的耐蚀性优于碱性环境,反观rGO-fPDA/PU则在酸碱环境中具有类似的耐蚀性。综上,可根据实际情况并结合三种石墨烯基复合泡沫各自的优势,合理选择以期达到低成本、高效率的油水分离。