本發(fā)明公開了一種改性復(fù)合石墨烯氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。其中，改性復(fù)合石墨烯氣凝膠由氧化石墨烯在還原劑的作用下與羧基化碳納米管通過水熱法合成制備得到。本發(fā)明還提供了上述改性復(fù)合石墨烯氣凝膠厭氧生物處理有機(jī)物廢水的方法。本發(fā)明提供的氣凝膠外觀完整，結(jié)構(gòu)緊密，具有低密度和高比表面積，其在厭氧生物處理有機(jī)物廢水的過程中，以塊狀的形式存在，避免流失，提高了反應(yīng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；其表面的羧基和羰基等含氧官能團(tuán)作為電子穿梭基團(tuán)，能夠增強(qiáng)微生物之間的胞外電子直接傳遞，增加反應(yīng)速率，從而加速甲烷的產(chǎn)生和有機(jī)物的去除效率。