太阳能作为一种取之不尽的清洁能源成为人类能源利用的永恒追求,相对于复杂、昂贵而低效的光电转换系统,太阳能的光热应用无疑是人类利用太阳能最简单、最直接、最有效的途径之一。如何将低品位、分散不连续的太阳能转换成高品位的热能,以便最大限度地利用太阳能,成为突破太阳能光热应用的关键瓶颈。要实现这种太阳能光热应用的关键就是研制高效稳定的光热转换材料。本论文研究探索一种高效的、全新的、完全不同的太阳能光热转换的方式——太阳能蒸汽技术,即设计制备具有高效稳定光热转换性能的纳米材料,充分吸收太阳能产生的热效应将水迅速地变成水蒸气。以氧化石墨烯和还原氧化石墨烯材料为基础,以氧化石墨烯纳米复合材料和疏松多孔、具备一定机械性能、能够漂浮于水面的三维立体薄片结构为切入点,探索制备高效稳定的太阳能光热转换材料,深入研究了氧化石墨烯纳米复合材料和三维还原氧化石墨烯气凝胶的光热转换性能。主要工作如下:1.金纳米粒子/氧化石墨烯纳米复合材料的制备与光热性能研究:利用氧化石墨烯（GO）和金纳米（Au）粒子复合物在自然光下产生太阳能蒸汽。为了量化Au纳米粒子对于GO纳米流体的光热性能增强效应,通过测试产生气体蒸汽压力变化、纳米流体的质量损失、以及纳米流体的温度变化研究氧化石墨烯纳米流体的光热转化性能。通过对比不同Au纳米粒子添加量对于GO纳米流体的光热性能影响,证明了在氧化石墨烯纳米流体中加入微量的金纳米粒子,不仅可以增强其太阳能蒸汽的产生速率,也可以提高纳米流体对太阳能的吸收存储性能。当太阳光辐射强度为1 kW m^-2时,在GO纳米流体中加入15.6 wt‰的金纳米粒子,纳米复合材料的蒸汽化效率可以提升到59%。这种制备太阳能蒸汽的方法能够产生纯净的饮用水,所以可以为污水处理、海水淡化以及蒸汽驱动等领域提供潜在的应用。2.石墨烯气凝胶的制备与光热性能研究:以氧化石墨烯作为原料,制备出氧化石墨烯分散液,然后通过冷冻干燥法制备得到氧化石墨烯气凝胶（GOM）,GOM通过光照还原法得到还原氧化还石墨烯气凝胶,随后通过压片制备了石墨烯气凝胶（GA）。GA第一次被用于收集利用太阳能。相比氧化石墨烯分散液、还原氧化石墨烯分散液以及纯水,GA不仅能够将吸收的太阳光全部转化为热,而且能够自动漂浮在水面上,利用毛细效应将容器中的水不断地吸收到GA表面。利用红外热成像,我们证明了GA存在局域热效应,也就是GA能够把吸收的太阳能转化为热能,而且这种热固定于GA表面。一方面可以加速GA表面水的汽化,另一方面,这种局域热效应,有效的阻止了热量向容器中的水的传递,从而避免了热量的损失。热流法测得GA在空气中的导热率仅为0.1868 W m^-1 K^-1。在光照强度为1 kW m^-2和10 kW m^-2条件下获得太阳能蒸汽化效率分别是53.6%和82.7%。GA在经过十次循环测试以后,太阳能蒸汽效率依然保持在一个较高的值。这种薄膜蒸汽制备技术具有大规模应用到实际海水淡化领域的前景。