石墨烯是一种新兴的二维碳纳米材料,因其具有独特的结构特点和优异的性能,受到国内外学者的广泛关注。将二维石墨烯片层构筑成三维材料,可以有效避免石墨烯片层间的堆积,实现了由石墨烯内在的优异性能到实际的工业应用。因此关于如何构筑三维多孔石墨烯材料,发挥其优异性能的研究,一直是材料领域研究的热点。传统三维多孔石墨烯材料主要是以单一大孔为主,主要研究其超弹性能。而多级孔是一种特殊的多孔材料,是集微孔、介孔和大孔等不同级别孔径于一身的材料,这使得多级孔材料要比多孔材料具有更为广泛和优异的性能。如果将多级孔结构引入到石墨烯材料之中,使其兼具石墨烯和多级孔的结构特点,那么得到多级孔石墨烯复合材料将具有更为广泛的应用前景。因此本论文致力于开发简单、有效的方法构筑多级孔石墨烯气凝胶,并对其力学性能、吸附性能、电容性能进行深入的研究,具体工作如下:第一部分工作采用简单、环保的方法构筑多级孔石墨烯气凝胶。以生物质蛋白泡沫体系为模板来制备三维石墨烯气凝胶,并辅之KOH活化,从而进一步制备出具有介孔-大孔的多级孔石墨烯气凝胶,其中论文对蛋白、氧化石墨烯用量、搅拌速率、搅拌时间、还原温度及时间、等工艺条件进行探索,并通过添加尿素来抑制蛋白析出。最终确定蛋白、尿素、氧化石墨烯用量分别为250 mg、125 mg、24 mg,在1900 rpm转速下混合搅拌3 min后,85℃下两步还原制备出具有规整形状的多级孔石墨烯气凝胶。第二部分工作是针对上述制备的石墨烯气凝胶和多级孔石墨烯气凝胶的性能进行研究。研究表明这种石墨烯气凝胶具有高达的90%的压缩弹性,并在30%形变下压缩回弹500次后仍然保持原来的形状;该多级孔气凝胶具有达30 S·m^-1电导率,可实现高效的压缩传感性,在30%压缩形变下具有68%的电阻变化;同时该多级孔气凝胶具有高疏水性、优异的吸附性能,对有机物三氯甲烷的吸附量高达30000%,可以实现有效的油水分离;将KOH活化所得的多级孔石墨烯气凝胶制备成电极材料,我们发现在1 A·g^-1的电流密度下比电容值为206 F·g^-1,该值可以跟多孔碳材料相媲美。第三部分工作是以葡萄糖酸锌体系一步法构筑多级孔石墨烯气凝胶。葡萄糖酸锌既在气凝胶成型过程中充当氧化石墨烯片层搭接的桥梁,又在高温碳化过程中起到活化造孔的作用。最终形成介孔-大孔并存的多级孔石墨烯气凝胶。该气凝胶在1A·g^-1的电流密度下比电容值为107.2 F·g^-1,高于传统纯石墨烯气凝胶的电容值。