近年来,在人口增长、工业发展、能源危机以及环境污染等背景下,淡水资源稀缺成为人类面临的严峻挑战之一。太阳能是一种清洁可再生的能源。太阳能光热水蒸发是通过吸收太阳光能量转换为热能加热水产生水蒸汽,水蒸汽冷凝后收集即可得到纯净水,在海水淡化和污水净化等领域具有良好的应用前景。太阳能光热水蒸发系统包括光热转换材料、支撑基底、隔热材料和水输运结构。理想的太阳能光热水蒸发装置应具有优异的光吸收、光热转换、热局域以及水传输性能。为了实现高效率的太阳能光热水蒸发,本论文基于羟基磷灰石超长纳米线制备了两种结构新颖的太阳能光热水蒸发器,并对其水蒸发性能及机理进行了研究。主要研究内容包括:（1）针对当前太阳能光热水蒸发器的水蒸发效率较低的问题,发展了具有双层结构的羟基磷灰石超长纳米线复合碳纳米管新型光热转换气凝胶。采用油酸钙前驱体溶剂热法合成出具有高长径比的羟基磷灰石超长纳米线,结合冷冻干燥法制备了亲水性羟基磷灰石超长纳米线气凝胶。为了制备具有双层结构的光热转换气凝胶,使用喷涂法在羟基磷灰石超长纳米线气凝胶顶层负载碳纳米管光热层。碳纳米管层的高光吸收率（96%）、羟基磷灰石超长纳米线气凝胶的高孔隙率（95.26%）和低热导率,赋予了双层光热转换气凝胶优异的光热转换、水输运和隔热性能。在1 k W m^-2光照强度下,光热转换气凝胶的水蒸发速率为1.34 kg m^-2h^-1,水蒸发效率为89.4%。新型光热转换气凝胶用于处理含重金属离子水溶液时,离子去除效率接近100%。处理取自黄海的海水时,收集到的清洁水符合世界卫生组织（WHO）饮用水标准。新型光热气凝胶对于处理有机染料废液也具有优异的净化性能。在室外自然太阳光照条件下,光热转换气凝胶用于水蒸发实验,清洁水产量达到4.5 kg m^-2d^-1。（2）在亲水性太阳能光热水蒸发器的海水淡化过程中,盐溶液容易在光吸收体表面逐渐结晶析出,导致水蒸发性能显著下降。本论文针对这一难题,发展了具有Janus结构的羟基磷灰石超长纳米线复合光热转换纸。采用油酸钠修饰的疏水性羟基磷灰石超长纳米线纸作为基底,通过真空抽滤法负载黑色氧化镍光热转换材料,制备了下表面疏水而上表面亲水的Janus光热转换纸;疏水性羟基磷灰石超长纳米线纸基底可有效阻止海水在其表面结晶,而上层的黑色氧化镍光热转换材料可有效吸收太阳光并转换成热能,并对亲疏水界面处的水体进行加热蒸发。另外包裹在隔热泡沫表面的无尘纸作为水的传输通道保证水供给。Janus复合光热转换纸在宽光谱范围（300-2500 nm）内的光吸收率为88.9%,在1 k W m^-2光照强度下的水蒸发效率为83.5%。使用3.5 wt%氯化钠水溶液作为模拟海水进行淡化处理,在连续8小时操作后,亲水性光热转换纸的表面出现大量结晶盐,而Janus结构光热转换纸的表面没有观察到明显的盐结晶析出。对取自黄海的海水和含重金属离子水溶液进行淡化和净化处理,离子去除效率最高接近100%,收集的清洁水符合WHO饮用水标准。Janus结构光热转换纸还可扩展到多种其它光热转换材料如黑色三氧化二钛和科琴黑,均具有抗盐沉积、长期稳定的海水淡化性能。