目前,低浓度重金属离子的深度去除是水处理领域中重点关注的难题。吸附法,因具有高效、经济、环保等特点,被广泛用于重金属的深度去除。氧化石墨烯（GO）因大的比表面积和丰富的含氧官能团,被国内外研究者广泛应用在吸附材料中。但粉末态氧化石墨烯吸附剂易流失,难回收,严重限制其在实际中的应用。因此,准确识别和处理氧化石墨烯含氧基团,通过分子架桥,将粉末态氧化石墨烯设计成具有三维空间网络结构的成形态吸附材料具有重大的科学研究和实践应用价值。海藻酸钠（SA）是成型材料制备的重要中间体,也是一种环境友好的天然碳水化合物,分子链上含有大量的羧基和羟基,可与Ca²⁺交联形成水凝胶。因此,本文以GO和SA为基体,通过化学交联和冷冻干燥技术制备出新型GO基气凝胶珠,实现不同材料之间在功能上的互补,识别多种基团在空间构型中的相互作用。通过引入二氧化钛和蒙脱土纳米粉体,对GO基气凝胶珠空间结构和性能进一步设计,并探究不同GO基气凝胶珠对Cu²⁺的吸附机理。具体内容如下:1)以GO和SA为原料,通过C=O、-O-、-OH和-COOH的氢键作用,以及COO^-和Ca²⁺的交联作用,制备出多孔结构的GO/SA气凝胶珠。吸附实验表明:GO/SA气凝胶珠对Cu²⁺吸附过程主要是化学吸附和多层吸附。GO/SA气凝胶珠的羟基、羧基和静电吸引参与Cu²⁺的吸附,最大吸附容量达到75.49 mg/g。2)在1)的基础上,引入二氧化钛（TiO₂）纳米粉体,通过COO^-和Ca²⁺离子架桥,C-O-Ti键化学交联以及C=O、-O-、-OH和-COOH的氢键作用制备出三维网络结构GO-TiO₂/SA气凝胶珠。和GO/SA气凝胶珠相比,比表面积由85.18增加到133.40 m²/g,最大吸附容量达到90.91 mg/g。GO-TiO₂/SA气凝胶珠对Cu²⁺吸附过程主要是化学吸附和单层吸附。3)在1)的基础上,引入纳米蒙脱土（MMT）,通过COO^-和Ca²⁺离子架桥,Al-O-C键化学交联,C=O、-O-、-OH和-COOH的氢键作用制备出三维网络结构的GO-MMT/SA气凝胶珠。气凝胶珠的比表面积增加到266.30 m²/g,最大吸附容量达到112.78 mg/g。GO-MMT/SA气凝胶珠对Cu²⁺吸附过程主要是化学吸附和多层吸附。比表面积和稳定性优于GO/SA和GO-TiO₂/SA气凝胶珠。本文成功制备出GO基气凝胶珠,具有较好的吸附能力和稳定性,成功解决粉末吸附材料难回收、易流失的难题,并获得大比表面积、力学性能稳定的气凝胶材料的制备工艺。本研究为粉体纳米材料的成型及处理低浓度含铜废水提供有效方法,具有重要研究意义。