太阳能作为一种清洁无污染的可再生能源,已被广泛应用于光电、光催化、人工光合作用和光热转换等领域。其中太阳能热利用是太阳能利用的基本方式之一。而在太阳能热利用过程中,最关键的是如何提高集热器的集热效率。提高集热效率可以从优化集热器结构以及开发出新型的集热工质两方面入手。目前,纳米流体基直接式太阳能吸收集热器被认为是提高太阳辐射捕获效率的重要选择,并得到了广泛的研究。然而,在实际的研究中纳米流体基直接式太阳能吸收集热器却存在明显的不足,主要可以分为以下三个方面:1)由于纳米颗粒的存在,纳米流体只能作为工作介质使用,不能直接使用导致在实际应用中,纳米流体吸收的能量必须通过换热器换热才能传递到目标流体中,进而导致换热器换热过程中热损失严重,能量品味低。同时,由于纳米流体的稳定性不高易产生沉降,在长期的使用过程中,换热器极易发生堵塞等问题;2)当纳米流体浓度很高或集热器容积较深时,整个纳米流体的温度分布将极不均匀。这使得上层的温度比下层的温度要高得多,从而导致大量的热量通过对流的方式散失到周围环境中大大降低了集热器的集热效率;3)值得注意的是,目前几乎所有的研究都集中在中低温型（<80℃）集热器集热性能的研究,该型已广泛应用于生活热水中。然而,关于中温（80-120℃）的文献介绍相对较少,这种温度型可广泛用于建筑供暖、海水淡化、工业供等各种领域。这也是限制这种直接式太阳能集热器大规模应用的重要因素之一。基于上述分析,本论文主要有三部分构成:（1）磁性可直接利用的纳米流体体系;（2）强制对流的纳米流体体系;（3）中高温纳米流体吸收体系,具体如下:（1）磁性可直接利用的纳米流体体系:在该体系中磁性光热纳米流体可以通过磁分离技术将磁性纳米颗粒从流体中分离出来使得纳米流体的基液得以直接利用从而有效避免换热器的换热过程,降低热损失。同时,被分离的磁性纳米颗粒又可与新的基液形成新的纳米流体达到重复利用的目的。据此我们以ZIF-67为前驱体,高温碳化制备出了一种具有高光热转换效率的Co@NC磁性纳米材料。得到的Co@NC保持了原有的ZIF-67形貌,磁性Co纳米颗粒均匀分布于纳米多孔碳中。此外,Co@NC具有良好的磁性能和较宽的可见光和红外吸收光谱。当碳化温度为900℃时,Co@NC/EG纳米流体的在60s时光热转换效率最高可达到99.6%并且经过60次的循环使用后无明显的衰减。（2）强制对流的纳米流体吸收体系:在本系统中首先以含有不同质量分数的还原氧化石墨烯（RGO）的还原氧化石墨烯/乙二醇纳米流体为例,研究了纳米流体浓度及集热器深度对纳米流体光热转换性能的影响。为了克服纳米流体浓度和集热器深度对光热转化的不利影响我们设计了强制对流纳米流体吸收体系。在该体系中α-Fe2O3磁性纳米颗粒被用作磁性纳米转子并与还原氧化石墨烯混合形成二元纳米流体,在外加旋转的磁场作用下,使得整个纳米流体体系扰动起来,从而改变了传统的纳米流体间的传热方式即由热传导变为热对流。研究结果表明:二元纳米流体的光热转化效率在添加外加旋转磁场后光热转化效率达到56.8%,相较于无外加旋转磁场提高了14.5%。这种强化作用主要归因于α-Fe2O3的两个效果即除作为纳米转子之外还可以改善二元纳米流体的光学吸收能力。其中实现最优光热转换效率的RGO与α-Fe2O3的最佳添加比例为3:1。（3）中高温磁性纳米流体吸收体系:首先,通过“两步法”制备了一种导热油基Fe3O4@C-oil中高温磁性纳米流体,并利用其优良的光学吸收性能,在大功率太阳光照射下获得较高品味的能量;然后利用磁分离技术从纳米流体中分离出Fe3O4@C纳米颗粒,得到的具有较高温度的纯基液流向换热器,经过换热器换热得到我们所需要的各种高温液体。研究表明该方法不仅降低了流体在换热器中的流动阻力,而且有效地解决了换热器堵塞、腐蚀等问题。同时,在5个太阳照射下,最高温度可达130℃。为进一步突破中高温太阳能热利用的工业化应用提供了可行的方案。