太阳光-蒸汽转化是一项利用清洁能源促进社会可持续发展的技术，该技术在缓解水资源匮乏、能源紧缺、治理环境污染等方面具有十分良好的应用前景。研究者们对光热材料、系统结构等进行了一系列的广泛研究。然而，单一增强光热材料的吸光性能已逐渐无法使水蒸汽产量继续产生突破；同时，传统的太阳光-蒸汽转化装置的系统设计难以回收水蒸汽部分的能量，系统的热回收利用率较低；此外，对装置中水蒸汽向液态水转化过程的关注较少。导致目前太阳光-蒸汽转化装置的水蒸汽发生量较低、光-蒸汽转化效率不高、洁净水产率较低，限制了该技术在实际中的进一步应用。本论文以空心框架碳化棉膜为光热材料、十八胺-碳量子点膜为水蒸汽传输材料、碳基聚丙烯酰胺-氯化钙水凝胶为水蒸汽收集材料，通过合理的系统结构设计，使太阳光-蒸汽转化装置实现了高效的水蒸发、有效的水蒸汽热回收和洁净水产出。主要内容如下：
　　(1)空心框架碳化棉膜的制备及其太阳光-蒸汽转化性能的研究
　　在太阳光-蒸汽转化技术中，开发成本低廉、高效稳定的光热材料是其规模化应用的关键。本章基于天然棉纤维，开发了一种高效太阳光-蒸汽转化材料。通过控制碳化和冷冻空化的作用，增强了材料的光吸收，构建了材料内部的多级水通道结构，极大地强化了水传输性能。进一步构建的空心棉纤维结构通过弯月面-薄膜蒸发效应降低了水在材料内部的等效蒸发焓，提高了材料的水蒸发能力。结合系统的热管理设计，在一太阳光强辐射下水蒸发率达到3.2kgm-2h-1的国际最高水平，实现了高达92%的光-蒸汽转化效率。此外，该材料在海水脱盐的应用中具有良好的稳定性和优异的脱盐性能，为太阳光-蒸汽转化技术的规模化提供了具有重大潜力的途径。
　　(2)十八胺-碳量子点修饰膜的制备及其用于多级太阳光-蒸汽发生器的热回收研究
　　对水蒸汽部分能量进行热回收可以有效提高装置的水蒸汽产生量，热回收型太阳光-蒸汽转化装置是未来装置设计开发的重要方向之一。在热回收型系统中，开发高蒸汽通量的水蒸汽透过膜是提高水蒸汽传输速率和提升热回收效果的关键。本章采用水热法合成了十八胺-碳量子点，并通过化学交联的方法制备了高蒸汽通量的十八胺-碳量子点修饰膜。该膜具有独特的选择透过性，能以极高的通量(＞145kgm-2h-1)透过水蒸汽的同时阻止液态水的通过。结合多级热回收型光-蒸汽转化装置的结构设计，实现了约32%的水蒸汽热回收率，提高了装置的水蒸发率，并采用冷源输入的方式，加强了水蒸汽向液态水的转化过程，提高了装置的产水量。此外，该材料在处理含油污水的过程中表现出良好的水油分离性能、出色的脱盐性能以及良好的稳定性和抗污染性。为进一步提高太阳光-蒸汽转化系统的性能提供了一种解决办法，为太阳光-蒸汽转化技术的多功能化应用，如在海水淡化、紧急水供应等应用中提供了原型机。
　　(3)碳基聚丙烯酰胺-氯化钙水凝胶的制备及其用于太阳光-蒸汽转化的水收集研究
　　强化太阳光-蒸汽转化中的洁净水产出过程是提高太阳光-蒸汽转化技术实用性的重要方向。本章提出了结合空气中的水收集(AWH)技术，来提高太阳光-蒸汽转化的洁净水产出的概念。通过聚合法制备了碳基聚丙烯酰胺-氯化钙水凝胶，结合蒸汽储存腔的设计，实现了水蒸汽的收集，并通过机械挤压作用释放了液态水，使装置的产水率提高了约5%。为太阳光-蒸汽转化技术在以清洁水产出为目的的应用中提供了一种思路。