随着经济的迅速发展以及水环境的日益恶化,全球淡水资源的供应量将不断减少,世界各地尤其是海岛及经济落后的山区将面临着严重的水资源匮乏问题,海水淡化技术将成为解决全球水资源短缺的重要手段。针对不同的海水淡化工艺,本论文提出了一种以太阳辐射能为光热驱动力、基于石墨烯水凝胶的新型蒸馏系统,其在海水淡化领域具有广泛的应用前景。本论文通过水热法和氧化还原法制备了两种不同的还原氧化石墨烯水凝胶柱,并针对两种不同水凝胶的外貌形态、孔道结构等参数进行深入研究,表征发现,氧化还原法制备的石墨烯水凝胶(PDA-GH)具有微米级的孔道结构,且分布均匀;多巴胺的引入使石墨烯表面功能化,增加了凝胶的亲水特性,在毛细力和渗透力作用下,加快水分传输;此外,PDA-GH在全光谱范围了具有较强的光吸收能力,优化了材料的光热性能,提高光热转化效率;经对两种不同方法制备的水凝胶进行化学成分分析表明,经还原处理后的氧化石墨烯中含氧官能团减少,碳碳键增加,且水热法对氧化石墨烯的还原能力优于多巴胺还原法。通过差示扫描量热法,对水凝胶网格中水分子的蒸发焓进行计算及相应的理论分析,表明由于凝胶网格中水团簇的存在,使得水凝胶中水分的蒸发焓比纯水的蒸发焓低得多。结合称重法,也进一步证明了两种方法制备的石墨烯水凝胶具有很高的含水率。经蒸发试验测试表明,氧化还原法制备的水凝胶具有较高的蒸发量。通过控制氧化还原法制备水凝胶过程中的溶液pH、反应物浓度、反应时间和反应温度等一系列参数,制备出蒸发性能最优的石墨烯水凝胶,其蒸发量高达2.4kg/(m~2·h)。试验证明,石墨烯水凝胶的还原程度越高,其蒸发效果越差,因此,水热和碱性条件下制备的水凝胶蒸发量低于酸性条件下制备的水凝胶。此外,以化学还原法制备的石墨烯水凝胶柱作为光热材料,对其在不同的光照时间、水凝胶柱高度、光照强度、体积水的含盐度等环境变量下进行分析测试,选取最佳的制备参数和环境条件参数。最后,对水凝胶进行了实际环境和海水淡化试验测试,初步判定其在实际环境中也具有较高的蒸发效率,并在海水淡化领域表现出良好的实际应用价值,为光热蒸馏在海水淡化中提供了一种新的发展空间;对水凝胶光照30天进行老化试验测试,结果表明石墨烯水凝胶具有优异的可重复利用性和抗老化性;通过热效能评价,也进一步证实了水凝胶优异的应用潜能。