伴随着农业和工业的发展,世界能源短缺以及全球化环境污染等问题日益加剧。同时随着天然淡水大量枯竭,水危机也是最严峻的全球性挑战之一。新能源和环保能源的使用与开发对人类来说迫在眉睫。太阳能是全球最丰富的可再生能源,对人类来说是取之不尽用之不竭的,因此太阳能蒸汽发生技术被认为是缓解淡水短缺危机的最有前途的环保技术之一。太阳能蒸汽发生技术是一种可持续并且绿色的海水淡化技术。传统的太阳能光热水蒸发技术主要依靠太阳光对水体直接辐照,但是受限于其较低的光热转换效率以及昂贵的设备。通过将太阳能加热定位在气液表面来实现太阳能驱动的界面太阳能蒸发技术作为一种全新的经济高效的海水淡化技术应运而出。为了获得更高的转换和利用效率,探索如何设计和优化界面太阳能蒸汽技术的材料、结构和装置引起了研究界的关注。本论文围绕着如何优化太阳能蒸汽发生技术的光热材料,水分传输通道以及能量管理等关键问题,通过合理的创新设计制备了多孔还原氧化石墨烯/Cu7.2S4复合水凝胶以及仿生松果状海藻酸钠气凝胶,深入地研究了其光吸收特性,光热水蒸发性能,净水能力,及其对环境能量的利用。取得的主要研究结果如下:1.还原氧化石墨烯/Cu7.2S4复合水凝胶的制备及其光热性能研究:采用一步湿化学法制备了具有高光吸收（90%）以及高光热转换性能（96%）的生长在纸片状还原氧化石墨烯上的Cu7.2S4纳米粒子,碳基材料还原氧化石墨烯在全光谱具有非常良好的吸光能力,同时半导体材料Cu7.2S4对近红外光有着强吸收以及良好的光热转换性能,两者起到了很好的相辅相成的效果。并与聚乙烯醇,聚丙烯酰胺复合制备了一种具有高光吸收、易扩展和自脱盐能力双网水凝胶太阳能蒸发器。并将该器件用于海水淡化领域,在一个太阳光强辐射下(1 k W m-2),蒸发速率可达(2.19 kg m-2 h-1),太阳能光热转化效率高达96%,海水离子去除率达99.9%,且对有酸碱溶液等具有出色的净化分离能力。这种将材料、结构与高性能、易规模化制备和环境友好性的集成策略,不仅发掘了Cu7.2S4作为新型光热吸收材料的潜能,而且为水凝胶复合材料在面向偏远地区的高效太阳光热水蒸发技术提供了新范例。2.仿生松果结构的海藻酸钠柱的制备及其光热转化性能的研究:采用冻融法,经过反复多次地冻融以及冷冻干燥制备了具有高光吸收（94%）的仿生松果结构的海藻酸钠柱太阳能蒸发器。该种结构设计可以利用环境能量来提高界面太阳能蒸汽发生装置的性能,假设在各种光强度下太阳能蒸汽的能量转移效率为100%,该装置可以使其高于蒸汽输出的理论极限。通过诱导光散射和多次内部反射与吸收,有效捕获纳米结构内的入射光,使器件甚至可以在弱光环境中工作。并将该器件用于海水淡化领域,在一个太阳光强辐射下(1 k W m-2),蒸发速率可达(2.41 kg m-2h-1),重金属离子溶液的离子去除率达99.9%,对强酸强碱溶液等具有出色的净化分离能力。这种通过创新结构来利用环境中的能量是设计新型太阳能蒸发器的一种有前景的策略。这一概念为太阳能海水淡化提供了一种全新的思路。