自进入21世纪以来,环境污染和能源短缺是人类面临的两大主要问题,可再生清洁能源的开发和利用迫在眉睫。太阳能作为一种清洁的可再生能源引起了人们的广泛关注,被认为是最具有希望替代化石能源的新能源之一。太阳能有多种利用形式,其中将太阳能转换为热能是光-能转换效率最高的转换形式。然而,自然环境下太阳光的能量密度小,这使得转换的热能温度低,能源品味差。因此如何将自然环境的太阳光转换为高品位的热能一直是国际上研究的焦点。太阳能光热利用离不开将光能转换为热能的光热材料。目前,光热材料的研究主要集中在金属、碳材料及其它黑色吸光物质等。但是,碳材料,金属纳米颗粒和Fe₃O₄等光热材料都具有良好的导热性,这使得材料热传导损耗大、转换温度较低,严重制约了光转换的热能在工业上的应用。因此,研究制备一种吸光性能好,热导率低的光热材料具有十分重要的意义。基于此,本文创新性的将气凝胶结构引入到光热材料中,成功制备出了Fe₃Si气凝胶光热材料。作为一种黑色的金属间化合物,它在整个太阳光谱范围内表现出良好的吸光能力,同时,特殊的介孔结构有效降低了材料的热导率,使得它不仅具有100%的光吸收效率,同时具有良好的聚热能力。在标准太阳光辐照下,Fe₃Si气凝胶的光热转换温度可以达到102℃,明显高于传统光热材料。通过将Fe₃Si气凝胶材料封装成光热真空管,可进一步降低材料的热辐射与热传导损失,其光热转换温度达到250℃。我们将Fe₃Si气凝胶用于光热水体蒸发和光热催化的主要研究内容和结论如下:1.将该材料涂覆在三聚氰胺泡沫上表面,用于海水淡化的研究。经过测试,在光强为1 kW m^-2的模拟太阳光照射下,材料与水体的界面温度可以达到50℃以上,蒸发水效率为2.08 kg m^-2 h^-1。2.将该材料进行疏水化处理,用于腐蚀性水体蒸发的研究。经过测试,在光强为1.16 kW m^-2的模拟太阳光照射下,它对0.5 M硫酸和1 M氢氧化钠溶液的蒸发性能分别是1.35和1.21 kg m^-2 h^-1,并且表现出良好的稳定性。3.将该材料封装在光热真空管中,用于CO催化氧化的研究。将制备好的Co₃O₄菱形纳米棒催化剂通过浸渍的方法负载在Fe₃Si光热真空管内壁,在0.5 kW m^-2的模拟太阳光下进行测试,CO转换效率可以达到95%,实现了自然光驱动的CO催化。