随着人类社会文明的加快,自然资源的消耗急剧上升。工业化、城市化、农业化的扩大,也正在逐步改变地球的气候和环境。由此带来的能源短缺、水资源污染问题严重威胁着地球生态和人类的生存。寻求可再生能源及环境友好型发展模式成为了全球共识。太阳能驱动水蒸发技术对于解决能源消耗和水资源短缺问题具有巨大潜力。目前,普遍采用由光热转换层和隔热层组成的双层界面型系统作为水处理平台,但在长时间的海水淡化应用过程中,光热转换层表面盐度增加,会出现盐析而导致系统性能下降的现象。因此,研究具有高性能、稳定的太阳能驱动水蒸发系统具有十分重要的意义。本论文创新性地通过固-液冷冻干燥法制备了碳基壳聚糖气凝胶,应用于太阳能驱动水蒸发系统。其中以氮气气氛中碳化的柚子皮作为高效宽谱太阳光吸收的光热转换材料。对气凝胶制备工艺进行系统性的优化,所得的气凝胶具有高吸光率（97%）、超亲水性、低热导率、高孔隙率（96%）、低密度等特点。在1 k W m^-2光照强度下,通过对气凝胶高度的控制实现了蒸发速率为2.07 kg m^-2 h^-1的高效太阳能水蒸发性能。并利用固-液、液-液冷冻干燥法制备了多种光热转换材料与壳聚糖的复合气凝胶。光热气凝胶型的一体化蒸发器相比于传统界面型蒸发器,蒸汽性能获得显著提升,这对高性能、低成本的太阳能水蒸发系统设计与制备具有指导意义。对碳基壳聚糖气凝胶材料和工艺进行优化,实现了高浓度海水淡化,处理盐度在0至20 wt%范围的海水时均具有高效水蒸发性能。对盐度为3.5 wt%的海水具有长期稳定的、高效的水蒸发速率(1.70 kg m^-2 h^-1),处理后的水质均达到饮用水标准。此外,碳基壳聚糖气凝胶还可用于集成化水电联产,同时获得清洁的水和电能。