目前,全球范围内淡水资源紧缺,利用太阳能蒸发海水获得淡水的方式,受到了广泛的关注。太阳能作为天然的可再生能源,其驱动海水蒸发具备绿色环保,节约能源,简单高效的特点。然而当前很多光热材料的基质为人工制备,某些人工化合物或高分子塑料在现实应用中对环境并不友好。而且部分光热材料及光热装置存在的成本较高,制备复杂的问题,所以迫切需要寻找一种简单易得、成本低、对环境友好的光热材料基底,以增强太阳能海水蒸发的环保优势,为海水蒸发的应用打下基础。竹材作为可再生的生物材料,具有定向运输水分的结构通道,低导热系数等原料优势,可以作为光热材料的基底。同时,竹材有价格低廉,基底制备技术简易的制造优势。因此,通过研究竹材的特性,有望设计竹材作为光热材料的基底,将光热材料与竹材复合并建立联系,在太阳能的条件下实现大量高效的海水蒸发。本文受到自然界竹材蒸腾作用的启发,利用天然竹材沿着生长方向的微管,作为水分运输的通道,并结合现实资源情况,采用合适厚度的毛竹,用作海水蒸发的基底,制备了具有光热转换性能的竹质基海水蒸发装置。为了证实竹材是一种蒸发水的良好基底,研究通过接触角测试证实竹材的亲水性,进行热导测试支持竹材具有相对的低导热性,并根据微观结构及毛细效应初步推算竹材输送水分的可行性,分析竹材在不同环境下的耐受稳定性。本论文的主要研究内容如下:(1)以竹材为基底材料,通过在热溶液中沉积纳米等离子粒子于竹材微通道表面,成功制备等离子竹光热转换材料。等离子竹材在250-2500 nm波长范围内拥有高的光吸收强度,最大光吸收可超过99%。在10个太阳的光照强度下,等离子竹材的水蒸发率为12.8 kg·m-2·h-1,光热转换效率高达87%。蒸发后收集的淡水中Na+、Mg2+、Ca2+、K+的浓度分别降低为 3.169 mg/L、0.5015 mg/L、0.4289 mg/L 和 0.2754 mg/L,淡化效果显著。此外,该竹质基光热材料具有良好的循环稳定性,在5个太阳的光照强度下,通过140 h的循环测试,光热材料基本保持稳定。由于竹材具有一定的生物相容性,研究成功构建了等离子金属纳米粒子和竹材生物表面的稳定联系,由此构建的竹质基光热材料有高效的水蒸发性能,在海水蒸发淡化中有广阔的前景。(2)将超声制备的氧化石墨烯沉积在竹材横截表面,成功制备氧化石墨烯/竹材双层光热转化材料。由于竹材表面氧化石墨烯出色的光热转换能力和循环稳定性,氧化石墨烯/竹材复合材料在太阳波长范围内拥有较高的光吸收强度。在1个太阳的光照强度下,蒸发速率能达到1.25 kg m-2 h-1,光热转换效率为79.8%。在10个太阳的光照强度下,材料温度可达92℃,而光热转换效率可达88%。通过表面沉积方法制备的双层光热材料上层的氧化石墨烯进行光热转换,下层的天然竹材能有效保温,研究使用的双层设计对材料有效利用,这为太阳能水蒸发装置的结构提供好的思路。(3)在氩气气氛下,将竹材通过高温碳化处理,制备碳化竹材光热转化材料,用于太阳能水蒸汽的高效蒸发。研究将高温煅烧出的黑色竹炭直接作为光吸收材料,而且碳化后的竹材保留了垂直多孔结构,水依然可以有效运输。为了全面了解碳化的作用,研究制备了不同碳化温度(500℃、600℃、700℃、800℃、900℃)的碳化竹材。通过孔隙测定、亲水性、碳化程度等比较、得出700℃的碳化竹材具有最优的海水蒸发性能,在一个太阳的光照强度下,其蒸发速率为2.112 kg·m-2·h-1。总体来说,碳化竹材拥有良好的光吸收性能,在250-2500 nm波长范围内,碳化竹材光吸收强度高于70%,最高可达95%。在1个太阳的光照强度下,碳化竹材光热转换效率均在80%以上。此外,碳化竹材有良好的隔热性能,在500℃、700℃、900℃所得材料的导热系数分别为0.1611、0.1 964、0.2291 W·m-1·K-1。因此,在7个太阳的光照下,由于局域热集中,700℃的碳化竹材表面温度能达到73℃。经过碳化竹材的淡化后,水中的主要离子Na+,Mg2+,Ca2+,K+的离子浓度分别为2.11 mg/L,0.55 mg/L,0.27 mg/L,0.29 mg/L。高温碳化法直接制备的碳化竹材光热材料,无需加入复合物,工艺复杂程度降低,且对环境友好,研究为开发绿色环保的光热材料并用于海水蒸发提供途径。