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染料废水中有机物含量高、毒性大、化学需氧量（COD）值高，并且水质变化大，这些特点使染料废水成为难处理废水之一。并且，随着中国对环保越来越重视，染料废水的处理问题已经迫在眉睫。
石墨烯作为一种新型材料，具有超大的比表面积和超高催化活性，因此在废水处理领域中有很大的潜力，本课题探索了石墨烯在染料废水处理中的应用。由于染料废水使用单一的方法难以处理，所以本课题将吸附法和电Fenton法相结合，对染料废水进行处理，首先将石墨烯制备成吸附剂对染料废水进行了预处理，然后将石墨烯添加到空气扩散电极中，采用电Fenton法对染料废水进行深度处理。采用SEM、TEM、XRD、XPS、FT-IR等表征手段对制备的材料进行分析，并通过染料去除实验，测试了所制备材料在染料废水的处理中的效果。具体的主要内容为：
(1)通过一步水热法合成了功能性石墨烯气凝胶（FGA），使用十二烷基三甲氧基硅氧烷（DTMS）作为疏水剂对石墨烯进行了改性，优化了FGA制备的最佳反应条件，并使用SEM，XRD，XPS，FT-IR，Raman光谱，接触角测量仪和氮吸附比表面积和孔径分析等表征方法确定了FGA的结构形貌，官能团的变化和疏水角。并通过吸附实验测试了FGA的吸附能力，结果表明，FGA对常见有机溶剂的吸附量范围为130?242g/g，对罗丹明B（RB），甲基橙（MO）和亚甲基蓝（MB）的最大吸附容量分别为197.3mg/g、206.2mg/g和596.1mg/g，FGA经过24h的吸附，实际染料废水的TOC的降解率为6.04%，另外FGA具有很好的可重复利用性。
(2)将经过水热还原制备的水热还原氧化石墨烯（HRGO）作为催化剂添加到空气扩散电极中，制备了石墨烯掺杂气体扩散电极（GDE），并将其应用到电Fenton系统中催化H2O2的原位产生，然后通过单因素实验，确定了GDE原位产生H2O2的最佳条件，结果表明，最佳条件为：石墨烯的添加量为5%，pH=3，PTFE乳液:乙炔黑=1:4，电流密度为5mA/cm2，转速为300r/min，在最佳条件下，H2O2的产量为72.7mg/L，与未掺杂HRGO电极相比，H2O2的产量明显提高，证明HRGO具有原位催化H2O2产生的性质。
(3)将铁作为催化H2O2分解的催化剂添加到所制备的GDE中，制备成Fe2O3-GDE，并通过SEM，TEM，XRD和XPS等表征方法分析了Fe2O3在电极表面的负载情况，结果表明，Fe2O3形成紧密团簇分散在GDE表面，这些Fe2O3成为H2O2分解的活性位点，能够将HRGO催化生成的H2O2分解成·OH，之后·OH进入水中将染料进一步降解，实验还探究了Fe2O3-GDE的最佳工作条件，结果表明，当Fe:HRGO=4:1，煅烧温度为150℃时，Fe2O3-GDE对RB的去除率最高，达到87.26%。此外Fe2O3-GDE还展现了优异的重复使用性，经过五次的重复使用，Fe2O3-GDE对RB仍保持较高的去除率。另外，使用Fe2O3-GDE对实际染料废水进行处理，经过90min的电Fenton反应，实际染料废水的TOC去除率为38.95%。
石墨烯作为一种新型材料，具有超大的比表面积和超高催化活性，因此在废水处理领域中有很大的潜力，本课题探索了石墨烯在染料废水处理中的应用。由于染料废水使用单一的方法难以处理，所以本课题将吸附法和电Fenton法相结合，对染料废水进行处理，首先将石墨烯制备成吸附剂对染料废水进行了预处理，然后将石墨烯添加到空气扩散电极中，采用电Fenton法对染料废水进行深度处理。采用SEM、TEM、XRD、XPS、FT-IR等表征手段对制备的材料进行分析，并通过染料去除实验，测试了所制备材料在染料废水的处理中的效果。具体的主要内容为：
(1)通过一步水热法合成了功能性石墨烯气凝胶（FGA），使用十二烷基三甲氧基硅氧烷（DTMS）作为疏水剂对石墨烯进行了改性，优化了FGA制备的最佳反应条件，并使用SEM，XRD，XPS，FT-IR，Raman光谱，接触角测量仪和氮吸附比表面积和孔径分析等表征方法确定了FGA的结构形貌，官能团的变化和疏水角。并通过吸附实验测试了FGA的吸附能力，结果表明，FGA对常见有机溶剂的吸附量范围为130?242g/g，对罗丹明B（RB），甲基橙（MO）和亚甲基蓝（MB）的最大吸附容量分别为197.3mg/g、206.2mg/g和596.1mg/g，FGA经过24h的吸附，实际染料废水的TOC的降解率为6.04%，另外FGA具有很好的可重复利用性。
(2)将经过水热还原制备的水热还原氧化石墨烯（HRGO）作为催化剂添加到空气扩散电极中，制备了石墨烯掺杂气体扩散电极（GDE），并将其应用到电Fenton系统中催化H2O2的原位产生，然后通过单因素实验，确定了GDE原位产生H2O2的最佳条件，结果表明，最佳条件为：石墨烯的添加量为5%，pH=3，PTFE乳液:乙炔黑=1:4，电流密度为5mA/cm2，转速为300r/min，在最佳条件下，H2O2的产量为72.7mg/L，与未掺杂HRGO电极相比，H2O2的产量明显提高，证明HRGO具有原位催化H2O2产生的性质。
(3)将铁作为催化H2O2分解的催化剂添加到所制备的GDE中，制备成Fe2O3-GDE，并通过SEM，TEM，XRD和XPS等表征方法分析了Fe2O3在电极表面的负载情况，结果表明，Fe2O3形成紧密团簇分散在GDE表面，这些Fe2O3成为H2O2分解的活性位点，能够将HRGO催化生成的H2O2分解成·OH，之后·OH进入水中将染料进一步降解，实验还探究了Fe2O3-GDE的最佳工作条件，结果表明，当Fe:HRGO=4:1，煅烧温度为150℃时，Fe2O3-GDE对RB的去除率最高，达到87.26%。此外Fe2O3-GDE还展现了优异的重复使用性，经过五次的重复使用，Fe2O3-GDE对RB仍保持较高的去除率。另外，使用Fe2O3-GDE对实际染料废水进行处理，经过90min的电Fenton反应，实际染料废水的TOC去除率为38.95%。