随着社会经济的飞速发展和传统能源的大量消耗,环境污染问题成为了全世界范围内面临的最为突出的问题之一。太阳能是当今应用最广的一种可再生资源,为缓解能源危机问题提供了有效途径。将光能转换成热能是实现太阳能应用的一个重要内容。因此,寻找良好的吸光和传热材料是众多研究人员关注的热点。而钛基氧化物作为一种多功能半导体材料,具有廉价,无毒,耐腐蚀等特性在光催化领域有了一定的应用。但是,其在光热材料领域还没有较多的涉猎。本研究主要针对太阳能光热转换方面对其进行探究,分为以下三部分内容:1.利用球磨法制备出不同粒径的三氧化二钛和五氧化三钛两种材料,将尺寸为100mesh级的原料球磨成了100-400 nm的Ti2O3和Ti3O5纳米材料。通过XRD、SEM和UV-Vis-NIR对其进行了详细的表征。研究了球磨时间对材料粒径、结晶度和光吸收性能的影响。结果表明随着球磨时间的增长,其光吸收出现规律性的提升。相比于原料,纳米流体的分散性性能也逐渐变好。随后在实验室模拟的太阳光光照系统测试下,Ti2O3/水和Ti3O5/水纳米流体也随着球磨时间的增多,温升效果依次提高,光热转换效率也有了显著提升。2.为直接吸收式太阳能集热器（DASC）寻找在全光谱范围内都有较好吸收的纳米流体已成为目前工作的首要任务。在当前的工作中,通过NaBH4还原法获得的缺氧型TiO2(TiO2-x)改善了传统二氧化钛的缺陷,得到在太阳光全光谱范围都有较好吸收的纳米材料。并且还原温度越高,太阳能的吸收能力就越强。从XRD和UV-Vis-NIR的结果来看,600℃是合适的还原温度。此外,为了探究纳米流体的分散稳定性,将TiO2-x分散在高温导热油和二甲基硅油两种基液中,均表现出了良好的稳定性和优异的中温太阳能光热转换。具有LSPR效应的Au纳米颗粒进一步提高了缺氧型TiO2的光谱吸收性能,100 ppm 5%Au/TiO2可以达到91℃的高温,比基液二甲基硅油高26.6℃。同时也显示出增强的光热转化效率,其优异的全光谱吸收性能为中等温度的DASC的工作流体带来了新的范例。3.具有出色的太阳热转换和热传递特性的三维石墨烯增强结构材料为高性能复合相变材料（PCM）的制备提供了诱人的前景。在此,将氧化石墨烯分散液、P25、黑色二氧化钛、硼氢化钠溶液和乙二胺利用一步水热法制备出轻质多孔结构的水凝胶,随后进行冷冻干燥得到P25-石墨烯气凝胶和不同百分含量的TiO2-x-石墨烯气凝胶。在真空干燥箱中吸附石蜡使两者稳定结合,成功获得形状稳定的复合相变材料。经过一系列表征和性能测试,发现黑色二氧化钛-石墨烯气凝胶拥有最好的热储存性能、循环稳定性和光热转换性能。并比较了不同负载量的TiO2-x-石墨烯气凝胶,显示当前工作最佳负载量为80%,超过80%,体系温升并没有增高。光照强度也是影响其储热性能的主要因素,3000W/m2的光照强度下,相变复合材料表现出最优异的性能。该研究扩展了PCM在太阳能热能领域的应用。