太阳能光热利用是最重要的太阳能利用方式之一，而性能优良的集热器是太阳能光热利用的关键。本文分析了直接吸收式太阳能集热器相比于间接吸收式太阳能集热器的优势，总结了传统集热介质在直接吸收式太阳能集热器应用中的局限性，并首次提出将石墨烯/离子液体纳米流体应用于直接吸收式太阳能集热器。本文在不添加任何表面活性剂的条件下，采用短时间多次超声法，将石墨烯均分分散到离子液体中，制备了质量分数仅为0.03%和0.06%的石墨烯/离子液体纳米流体。通过热重分析仪、热导率测试仪、示差扫描量热仪等表征手段测试了离子液体及其纳米流体的热稳定性、热导率、比热容和粘度等热物性；利用紫外可见分光光度计测试了离子液体及其纳米流体的光吸收特性，并设计了闷晒实验测试了样品的光热转换性能；所有实验均采用多壁碳纳米管/离子液体纳米流体作为对比。结果表明，石墨烯/离子液体纳米流体具有良好的分散性，能显著提高基液的热导率；离子液体及其纳米流体的热导率和比热容整体上随温度升高而显著增加，而粘度随温度升高呈指数下降，可利用的最高温度达到390℃；石墨烯/纳米流体热导率相比基液显著提高而粘度相比基液明显下降。25℃下，0.06wt%的石墨烯/离子液体纳米流体热导率相比基液提高了15.18%，粘度相比基液下降了12.99%；碳材料/离子液体纳米流体能够有效提高基液的光吸收特性，显著提升基液光热转换性能。本文为直接吸收式太阳能集热器中的集热介质提供了新的方向，证实了离子液体及其纳米流体拥有较宽的液态温度范围以及可利用的热导率、比热容和粘度等热物性；石墨烯/离子液体纳米流体具有强化传热效果并显著提高基液的光吸收特性与光热转换性能，有潜力作为集热介质应用于直接吸收式太阳能集热器。