采用一步水热法合成了一种具有新型表面结构的石墨烯气凝胶(FGA),实现将有机溶剂与染料从水中快速分离,并对FGA结构特点及其官能团差异进行分析。研究结果表明:FGA中形成了整齐的层状组织以及具有规则外形的孔道,GO片层形成了更粗糙的表面,使FGA疏水性获得显著提升。GO获得较高结晶度,原先位于GO片表层的含氧官能团逐渐被去除,形成了更小的片层间距。FGA内石墨烯片层堆叠,存在大量中孔,极大促进了吸附性能的提升。DTMS改性处理后在FGA表面形成疏水官能团,导致表面能减小,疏水性获得明显提升。FGA吸附常规有机溶剂的范围介于125~260 mg·g~(-1)之间,表现出很强吸附性能。吸附-蒸馏10次后,FGA并未出现吸附能力的明显减弱,能够满足回收利用的要求。