通过水热法在石墨烯自组装和原位还原的过程中嵌入MgO制备了一种新的三维石墨烯/MgO复合物。采用FT-IR、TGA、SEM、TEM、XRD和XPS等测试手段对制备的材料进行了表征。研究了三维石墨烯/MgO复合物对一些金属离子的吸附性能。研究结果表明复合物材料的吸附性能优于三维石墨烯,25℃时对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)的最大吸附量分别为358.96mg/g、388.4mg/g和169.8mg/g,吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型。热力学参数表明吸附过程是一个吸热自发的过程。将三维石墨烯/MgO复合物用于冶炼厂废水样中重金属离子的去除,结果显示材料具有很好的去除效果。