近几十年,环境的不断恶化造成人们对于清洁能源的需求逐年上升,太阳能的高效利用能够解决一系列人类活动所带来的能源危机与环境问题,研究和开发新型的功能材料是实现这一技术的关键。由于其独特的物理和化学性质,炭纳米材料已成为太阳能相关领域的研究焦点。本论文主要通过球形炭材料的制备和形貌结构设计来实现合理构筑与功能化,并对其太阳能光热转化性能进行了系统的研究。(1)以水溶性酚醛树脂为原料,通过喷雾辅助的冰模板法,结合冻干与炭化过程得到了球形炭材料。考察了在不同的炭化温度条件下,不同冷冻温度条件,不同原料浓度条件下所制备炭材料的不同形貌与结构。实验结果表明:随着炭化温度的上升,所制备的球形炭材料保持良好的组装球形结构,当温度达到2800℃时,结构主要转变为密实的球形结构。随着冷冻温度的降低,炭材料由最初的块状材料变为较薄的片层结构,最终变为极薄的呈“半透明状”的碳片结构。通过调节原料浓度由低到高,实现了多维炭材料从纳米纤维到纳米片组装体再到密实球形炭材料的结构转变。此外,研究了界面张力和原料浓度对形貌转变过程中的影响。喷雾诱导的界面张力上升导致了凝固点的极大下降,形成的高分子晶胚在液氮的淬冷下被抑制生长,因此,冰晶的模板作用直接影响产物的最终结构。随着浓度的上升,高分子晶胚形核密度的上升导致产物在冰模板的作用下形成了不同形貌结构。(2)以所制备的球形炭材料为基础与聚氨酯进行复合,制备了可高效产生蒸汽的太阳能吸收材料。球形炭材料/聚氨酯具有高度发达的孔隙结构、良好的亲水性、极低的热导率,在250-2500 nm的光谱范围内,其太阳光吸收率可达97%。当光功率密度为0.5 kW m-2时,球形炭材料/聚氨酯的水蒸发速率可达0.72 kg m-2 h-1,太阳能蒸汽生产效率可达81.7%。此外,设计了一种在实际使用场景下的户外太阳能蒸发装置并测试了其蒸发蒸馏性能,蒸发冷凝水的收集速率约为0.1945 kgm-2h-1。