水体污染和大气污染已成为人类健康的头等威胁,因此开发一种可用于环境污染处理及预防的新材料成为当今研究的热点。石墨烯较高的理论比表面积和特殊的大π键结构等特性赋予其独特的光学、电学及力学性能,在环境污染物的处理及预防等领域具有重要的应用前景。本课题基于含有丰富含氧官能团的氧化石墨烯,构建一系列负载金属及金属氧化物纳米粒子的复合结构,从而实现水体污染物对硝基苯酚的催化转化及汽油中硫化物的脱除。本研究通过精细化学调控,实现石墨烯负载空心铜球特殊纳米结构的制备,该复合材料可有效地将水体污染物对硝基苯酚催化转化为产物对氨基苯酚,进而回收利用作为精细有机化工中间体。相较于传统的铜基催化剂,石墨烯负载的空心铜球具有表面积大、活性位点多、富含孔道结构等优点,最重要的是石墨烯可通过π-π键实现与对硝基苯酚的紧密吸附,并通过与空心铜球间的电子传递协同促进催化性能的进一步提升。该复合纳米结构催化转化对硝基苯酚的动力学常数高达130000 min^-1 g^-1,可在210 s内实现污染物的完全转化。汽油中的硫化物会增加尾气中污染气体的排放,因此降低催化裂化汽油中的硫含量已成为大气污染防治的关键。针对该问题,本研究开发了多种石墨烯负载金属及金属氧化物纳米粒子的复合材料,该复合结构中石墨烯可与催化裂化汽油中噻吩类硫化物形成范德华异质结构,金属及金属氧化物纳米粒子可以特异性锚定硫原子,从而实现噻吩类等硫化物的脱除。在此基础上,本研究进一步制备了石墨烯负载氧化锌三维多孔结构,从而成功抑制硫化物的解吸附,大幅提升脱硫效果。实现了原始硫含量为290 ppm的硫醚模型化合物的硫容为29.67 mg S/g吸附剂。