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太阳能界面水蒸发技术为清洁水资源短缺提供一种有效的解决方案。然而,作为该技术的核心部分?光热器件,存在如下问题:光学损耗、水运输量不合理和热学损耗造成的光热蒸发效率低;热稳定性差和盐结晶问题导致无法长期地维持高效水蒸发;传统光热器件只能利用光热蒸发过程中的热能而忽略了伴生的其他形式能量,导致对太阳能整体利用率低。针对上述问题,本论文通过优化光热器件物理结构增强光吸收和调控水运输、优化光热器件热学结构减少热损失来提高光热蒸发效率;通过强化光热器件热稳定性和抗盐结晶性来实现水蒸发的长期高效性;通过制备多功能光热器件来实现能量的多效利用。主要的研究内容和结果如下:（1）采用定向冷冻干燥技术制备了垂直孔通道结构可调的Ti3C2气凝胶（Janus VA-MXA）,研究了垂直孔通道结构对光热蒸发性能的影响。结果表明,调控垂直孔通道尺寸,使水运输量和蒸发量相匹配,并依靠入射光在垂直孔通道内部多次散射增强光吸收,实现了光热蒸发效率的提高。通过改变Ti3C2分散液浓度可实现光热器件垂直孔道尺寸在5μm至35μm范围内的调控。孔道尺寸从35μm降至5μm时,Janus VA-MXA的水传输速率从0.29 g·min?1增至0.63 g·min?1。孔道尺寸为15μm的光热器件(Janus VA-MXA15)达到了水传输速率与蒸发速率的最优匹配,Janus VA-MXA15的光吸收率为96.1%,光热蒸发效率可达87.3%,比无序多孔结构Ti3C2器件高出14%。（2）采用涂覆技术制备了一种Ti3C2织物（SMF）。研究了悬挂式SMF和漂浮式SMF的热损失对光热蒸发性能的影响。结果表明,悬挂式蒸发通过利用光吸收层与底层本体水间接接触的方式,降低热传导损失,实现了光热蒸发效率的提高。悬挂式SMF的总热损失为11.4%,仅占漂浮式SMF总热损失的1/5,这是由于悬挂式蒸发可以将热传导损失从48.4%（漂浮式蒸发）降至1.4%,而热传导损失在总热损失中占大比例。通过降低光热器件的热损失,将光热蒸发效率从40.8%（漂浮式SMF）提高到81.3%（悬挂式SMF）。（3）利用高温煅烧和浸渍涂覆技术制备了Sn O2薄膜保护的Ti3C2海绵（Sn O2-SPM）,Sn O2薄膜通过形成物理屏障隔绝氧气的方式,避免Ti3C2氧化,促进对太阳能的长期高效利用。通过调节Sn O2薄膜厚度来调控光热蒸发性能,并研究了Sn O2-SPM的热稳定性。结果显示,Sn O2薄膜厚度从11.2 nm降至2.1 nm时,Sn O2-SPM的光吸收率从88.3%增至95.4%,光热蒸发效率从64.7%增至84.8%;光辐照12小时后,Sn O2-SPM的光吸收率仍在90%以上,水蒸发速率保持稳定(1.41 kg·m-2·h-1),而SPM由于表面Ti3C2氧化,其光吸收率下降至17%,水蒸发速率下降了65%。长期运行30天后,Sn O2-SPM的光吸收、结构和光热蒸发性能仍保持稳定。（4）为减缓光热器件在光热蒸发过程中的盐结晶,基于高温碳化技术和酸氧化处理制备了孔通道表面嫁接含氧官能团的碳化木材（ACW）,利用电场辅助作用引发光热器件内部孔通道中阴阳离子实时动态分离原理,减缓盐晶体析出,实现抗盐结晶性能的增强。以ACW为阴极并施加负电压,研究了电辅助ACW抗盐结晶性能。在3个太阳光强下,随着电压（槽压）从-1.0 V增至-3.0 V,水蒸发速率（5.0 wt%Na Cl溶液）从2.94 kg·m-2·h-1增至3.89 kg·m-2·h-1,这是由于提高电压可以增强阴阳离子动态分离能力;长期运行结果显示,电辅助ACW在光热蒸发10小时后水蒸发速率（5.0 wt%Na Cl溶液）保持稳定,而没有电辅助时水蒸发速率下降了46.3%,且表面和内部孔通道中均出现盐结晶。（5）为利用光热蒸发过程中伴生的温差现象实现水电联产,设计了Ti3C2基器件结合n/p型硅片的复合装置（B-MXM）,基于光吸收层和储水罐中底部水之间的温度梯度进行温差发电,以同时获取清洁水和电能,实现对能量的多效利用。研究了光辐射强度对光热蒸发性能和温差产电性能的影响。结果显示,当光辐射强度从1 k W·m?2增至25k W·m?2时,B-MXM的水蒸发速率从1.43 kg·m-2·h-1增至30.27 kg·m-2·h-1,温差诱导电压从0.06 V增至0.585 V,表明增加光辐射强度可提高温差诱导的电压。（6）为利用光热蒸发过程中伴生的离子分离现象实现水电联产,制备了碳化木材（孔通道表面修饰荷负电官能团）并配备钛网电极的多功能光热器件（A-CWA）,基于光驱动表面电荷控制离子传输行为,实现同时产水产电。研究了A-CWA光热产水性能和卤水盐度、离子所带电荷量对产电性能影响。结果显示,A-CWA水蒸发速率为1.18 kg·m-2·h-1(1 k W·m?2);卤水盐度从14‰增至89‰时,输出电压从0.35 V增至0.82 V;卤水中阴离子带电荷量不变时,随着阳离子电荷量增加(Na+、Mg2+和Al3+),输出电压从0.27 V增至0.67 V,表明增加卤水盐度或离子所带电荷量可提高离子诱导的电压。综上,通过构建垂直孔通道结构来增强光吸收和调控水运输,以及构建悬挂式蒸发模式降低热传导损失,实现了光热蒸发效率的提高;利用Sn O2薄膜物理隔绝氧气和电场辅助下阴阳离子动态分离的方式,增强了光热蒸发的长期高效性;利用光热蒸发海水淡化过程中伴生的温差现象和带电离子定向分离现象获取水电联产,实现了对能量的多级利用。本研究对高效、稳定、多功能光热器件的设计以及太阳能界面水蒸发技术在水处理领域的发展具有重要指导意义。