随着全球人口的增长,现代社会对于能源和淡水的需求急剧增加,这就使得能源危机和淡水资源短缺成为两大世界性问题。为此,探索可再生能源和高效淡水生产方法已经迫在眉睫,海水淡水技术被认为是解决淡水资源短缺问题的一个可行途径。而商业脱盐技术,如反渗透和多效蒸馏等,由于需要消耗传统能源,且系统庞大和结构复杂,限制其在偏远地区的进一步应用。太阳能作为一种绿色清洁能源,可以为脱盐水处理技术提供便捷的能量来源。在太阳能海水淡化技术中,界面蒸发技术因其能量转换效率高、装置简单等优点而成为研究的热点。基于这些优势,太阳能界面蒸发有可能拓展太阳能海水淡化技术在密集、独立和便携式系统中的应用。其中,太阳能吸收体是太阳能界面蒸发系统的核心,随着研究的深入,众多类型的材料被用于制备太阳能光热吸收体,如金属纳米颗粒材料、半导体材料、聚合物凝胶和碳基材料等。其中碳材料因为具有光热转换效率高和化学稳定性好的特点,是潜在的太阳能吸收体材料选择。不过纯碳基材料作为吸收体还存在一些缺点。首先,亲水性差,不利于水分在其内部快速传输及时补充表面水分,同时碳材料脆性较大,难以制备高强度、柔性的太阳能蒸发器,另外纯碳基材料的产水性能难以满足人们对淡水迫切需求,有待进一步提高。因此,在本文中将碳材料与亲水聚合物材料相结合,制备碳-聚合物复合材料作为高效的太阳能界面蒸发器。本论文的主要研究内容如下:（1）为了快速将水分传输到碳层表面,实现连续的水蒸发,基于碳材料和亲水聚偏氟乙烯（PVDF）膜制备了双层蒸发器。碳材料由废弃聚酯碳化所得,在ZnO的物理模板作用下具有独特的念珠状形貌,展现出优异的光吸收和光热转化性能。而支撑碳层的亲水层则由亲水聚偏氟乙烯滤膜组成,该层可以快速传输水分,并及时补充到碳材料表层。两个材料层相结合取得良好的界面蒸发性能,在一个标准太阳光强度下,水蒸发速率达到1.51 kg m-2 h-1,光热蒸汽转化效率达到了83.4%。（2）基于上述工作,为了进一步提高碳材料负载的稳定性,制备出一种高性能多孔碳/纸浆纤维柔性膜蒸发器。碳材料同样由聚酯碳化所得,在熔融盐的模板作用下具有可控且丰富的孔结构,从而展现出高的光吸收和光热转化性能。基于此,在一个标准太阳光强度下水蒸发速率和能量转化效率分别达到了1.80 kg m-2 h-1和87.6%。同时,纸浆纤维与多孔碳材料之间结合性较好,所制备的膜蒸发器具有一定的机械性能和柔性,能够在反复折叠后保持稳定。而纸浆纤维的超亲水性保证了良好的水供应,避免了盐析出,从而在太阳能海水淡化中持续高效运行。在此基础上,对膜蒸发器户外实际海水淡化性能进行探究。（3）由于水分子间氢键的存在,界面蒸发的蒸发速率难以进一步提高,为此设计制备了一种高性能碳基水凝胶蒸发器。选取具有优异吸光性能的碳纳米管作为光热材料,因此水凝胶蒸发器在太阳光波长范围内的表现出高效光吸收,平均吸光率可达95%。而水凝胶材料由亲水聚合物网络构成,木质素磺酸钠（SLS）的存在加强了与水分子间的作用力,活化其内部水分子,有效降低了水在凝胶内部的蒸发焓,带来优异的水蒸发能力。在一个标准太阳光强度下,所制备碳基水凝胶蒸发器的水蒸发速率和能量转化效率分别达到2.09 kg m-2 h-1和80.4%。同时,蒸发器在海水淡化和废水处理中均表现出良好的性能。（4）在上述工作基础上,为了在产水的同时,解决废水处理过程中出现的污染物富集的问题,基于碳黑和Bi5O7Br设计制备了一种多功能的水凝胶蒸发器。在碳黑和Bi5O7Br材料的作用下,水凝胶具有优异的吸光和光热转化性能。而且在水凝胶材料中存在的极性基团,加强了水分子与凝胶网络的相互作用力,有效地活化了部分水分子,增加中间水的含量,显著提高水蒸发性能。在一个标准太阳光强度下,水蒸发速率高达2.61 kg m-2 h-1,能量转化效率为92.3%。而Bi5O7Br材料具有良好的光催化效果,能够高效降解抗生素污染物,降解率达到91%。同时,对水凝胶蒸发器的光热转化和光催化集成作用进行研究。