本文主要聚焦于碳材料纳米流体在直接吸收式太阳能集热器中的光热利用。纳米流体的基液为去离子水,纳米材料分别为氧化石墨烯（GO）和MXene Ti3C2。GO具有优异的导热性、亲水性和分散性,而MXene Ti3C2则具有比表面积大、导电性优异、吸光性强和亲水性好等优点。两种纳米流体均采用“两步法”制备,通过分光光度计研究其光吸收性能,并设计了正向和反向辐照两种光热实验对上述纳米流体的光热转化性能进行比较研究。同时,深入分析了辐照角度变化对光热转换的影响规律,并对比研究了两种纳米流体的光热吸收转换性能和集热效率。主要内容和结论如下:（1）对于质量分数相同的GO-水纳米流体而言,GO片径越小,纳米流体的光吸收性能越强。这是由于GO片径尺寸越小,意味着基液中的GO纳米片数量越多,从而能够有效增加入射光的反射次数,提高光吸收效率。以质量分数100 ppm为例,GO片径为50-200 nm、200-500 nm和>500 nm的GO-水纳米流体在200-1400 nm波段内的平均透射率分别为44.5%、46.1%和47.3%。光吸收性能的提高和小尺寸引起的布朗运动增强使得GO片径尺寸小的GO-水纳米流体拥有更出色的光热转换性能。正向辐照实验中,上述三种片径的GO-水纳米流体（100 ppm）的温升（与实验前相比）比去离子水分别提高了10.5%、6.9%和5.6%。（2）反向辐照实验中,辐照角度越大,纳米流体的光热转换性能越好。以GO片径为50-200 nm,质量分数为150 ppm的GO-水纳米流体为例,在30°、45°和60°辐照角下的温升分别为38.6℃、40.4℃和41.3℃,比去离子水分别提高了21.0%、24.9%和26.5%。此外,光热转换性能的增强使集热效率得到提高,针对MXene Ti3C2-水纳米流体开展的实验也证实了该结论,质量分数为50 ppm的MXene Ti3C2-水纳米流体在30°、45°和60°辐照角下的最大集热效率分别为73.7%、77.7%和78.8%。通过对四种辐照角度（30°,45°,60°和90°）的模拟分析发现,随着辐照角度的增大,管内横截面上旋涡范围明显扩大,涡心沿着管壁向上移动,表明自然对流影响随着辐照角度的增大而增强,从而能够有效破坏壁面的温度分布,增强管内流体温度分布的均匀性,有利于改善光热转换效果。（3）在200-1400 nm的波长范围内,质量分数相同的MXene Ti3C2-水纳米流体的平均透射率低于GO-水纳米流体,光吸收性能较好,且浓度越高两者差距越明显。比如,随着质量分数从10 ppm增大到150 ppm,GO-水纳米流体（GO片径50-200 nm）在380-780 nm波段内的平均透射率从72.8%降至53.5%,而MXene Ti3C2-水纳米流体的平均透射率从73.4%降至6.3%。光吸收性、分散稳定性等多种因素的影响导致两种纳米流体的光热转换性能和集热效率存在明显差异。反向辐照实验中,当辐照角为30°时,质量分数150 ppm的GO-水纳米流体和MXene Ti3C2-水纳米流体的温升比去离子水分别提高了24.2%和36.8%;质量分数为10 ppm的上述两种纳米流体的最大集热效率分别为67.3%和61.0%,与去离子水相比提高了10.8%和9.5%。碳纳米材料的引入显著提高了去离子水的集热效率,且在相同质量分数下MXene Ti3C2-水纳米流体的集热效率高于GO-水纳米流体。