气凝胶是在保持凝胶三维网络结构不变的条件下,将其中的液体溶剂除去而形成的一种高度多孔材料,它具备低密度、高比表面积、高孔隙率、高孔体积等结构特性,在电容储存、隔热保温、染料吸附等领域应用广泛。纤维素是世界上储备量最大、无毒、可再生、可降解的一种天然高分子。作为继无机气凝胶与合成聚合物气凝胶后的第三代气凝胶,纤维素气凝胶兼具绿色可再生的纤维素材料与多孔气凝胶材料两者的优点。在对纤维素气凝胶进行合理改性和功能化的研究中,石墨烯因其比表面积大、电学性能好、热稳定性强与化学稳定性高等优势成为理想的改性材料。纤维素-石墨烯气凝胶拥有纤维素气凝胶的生物相容性、可再生、可生物降解等特点与石墨烯的高比表面积、良好的化学稳定性和理想的电学性能等优势。本文主要以纤维素-石墨烯气凝胶为基础,通过改进制备方法与引入聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯亚胺（PEI）辅助试剂,对纤维素-石墨烯气凝胶进行功能性改良,制备出纤维素-石墨烯气凝胶（MCC-GA）、纤维素-石墨烯-聚乙烯醇气凝胶（MCC-GA-PVA）与纤维素-石墨烯-聚乙烯亚胺气凝胶（MCC-GA-PEI）,分别增强复合气凝胶的电学性能、储热能力与吸附性能,提升纤维素-石墨烯气凝胶作为电极材料、保温隔热材料与吸附剂材料的应用潜力,并借助扫描电子显微镜、傅里叶红外变换光谱仪、X射线衍射仪、全自动BET比表面（积）分析测试仪等仪器对三组气凝胶试样进行表征测试。总结如下:（1）为了简化复合气凝胶制备过程,减少添加剂与粘合剂的使用,改善纤维素-石墨烯气凝胶的电学能力,采用水热法与冷冻干燥技术相结合的方法制得多孔、超轻、机械强度大、比电容较高的纤维素-石墨烯气凝胶（MCC-GA）。纤维素-石墨烯气凝胶（纤维素-50%）可承受最大压力达9.11KPa,相当于自重的1095倍。通过电化学测试发现,纤维素-石墨烯气凝胶（纤维素-43%）在5m A/cm~2的扫描速率下,比电容可达202F/g。鉴于其三维多孔结构提供的高比表面积和快速的电荷转移能力,纤维素-石墨烯气凝胶具有作为超级电容器的电极材料的应用潜力。（2）为提高纤维素-石墨烯气凝胶的热储存能力,在复合气凝胶中引入聚乙烯醇（PVA）试剂,并提出了一种操作简单的制备纤维素-石墨烯-聚乙烯醇气凝胶（MCC-GA-PVA）的方法,发现质轻、低密度、多孔的纤维素-石墨烯-聚乙烯醇气凝胶（纤维素-42%）可以承受最大压力为10.7k Pa,约为自重的641倍。常温时复合气凝胶（纤维素-42%）的导热系数达到0.04364±0.02W/mk,70℃的导热系数为0.04468±0.02W/mk。该纤维素-石墨烯-聚乙烯醇三元复合气凝胶所具备的高力学性、低导热性、良好的热稳定性使其在保温、隔热方面具备潜在应用价值。（3）为提高纤维素-石墨烯气凝胶对水中染料的吸附能力,在复合气凝胶中引入聚乙烯亚胺（PEI）试剂,并提出了一种简易的纤维素-石墨烯-聚乙烯亚胺气凝胶（MCC-GA-PEI）的制备方法,发现质轻、多孔的复合气凝胶具有良好的抗压缩性能,纤维素-石墨烯-聚乙烯亚胺气凝胶（纤维素-43%）最大可承受压力达21.76k Pa,相当于自重的827倍。通过吸附性能测试发现,纤维素-石墨烯-聚乙烯亚胺气凝胶对阴离子染料苋菜红与阳离子染料亚甲基蓝均具有显著的吸附效果,且满足Langmuir等温吸附方程,表现为单层吸附,其中,当纤维素占39%时复合气凝胶对苋菜红染料与亚甲基蓝染料的平衡吸附量分别达369.37mg/g与237.33mg/g。纤维素-石墨烯-聚乙烯亚胺气凝胶的制得,拓宽了气凝胶材料作为吸附剂在不同环境要求下的应用空间,也为去除水中染料污染,维护生态环境提供一种新的可行方法。本文通过对纤维素-石墨烯气凝胶进行的功能性改良,制备得到质轻、坚固、绿色的纤维素-石墨烯气凝胶、纤维素-石墨烯-聚乙烯醇气凝胶与纤维素-石墨烯-聚乙烯亚胺气凝胶,它们分别在电容储存、隔热保温、染料吸附领域具有显著优势,有望成为出色的超级电容器的电极材料、保温隔热材料与吸附剂产品。