随着工业持续扩张、人口快速增长和气候不断变化,淡水资源短缺的问题日益严峻,已成为亟需解决的全球性难题。从废水或海水获取淡水已成为应对淡水供应不足问题的必选方案之一。作为一种绿色环保的水净化技术,太阳能驱动界面水蒸发技术有望能够低成本的从废水或海水中持续生产淡水,因此受到科学家和工业界的广泛关注。然而,光热转换材料及其蒸发器较低的蒸发速率和蒸发器表面盐垢形的成导致性能劣化等问题限制了该技术的应用实践。为提高光热转换材料及其蒸发器的蒸发速率和抗盐垢性能,本论文开展了设计和制备新型光热水凝胶织物及其蒸发器并用于太阳能界面蒸发脱盐处理的研究工作。具体研究内容包括以下三部分:第一部分是基于辐射法和化学交联法制备Janus光热水凝胶织物的研究。首先通过辐射诱导的“graft to”策略在生物质石墨烯（BDG）的表面成功接枝亲水性的聚乙烯醇（PVA）,得到分散性和表面活性良好的m-BDG。然后通过刷涂处理,将m-BDG/PVA刷涂在棉织物表面后经交联、冰模板致孔、表面喷涂等处理后得到一种具有疏水-亲水Janus结构的光热水凝胶织物。通过傅里叶红外光谱测试,证实了硼酸盐驱动的m-BDG、PVA与棉织物之间三方交联的成功。通过扫描电镜测试,证明了当溶液中的BDG的质量分数为1%时,可在棉织物的一侧形成多孔结构的光热层。通过接触角测试,证明了聚二甲基硅氧烷的疏水化改性的成功。通过拉伸测试,证明了所制备的Janus光热水凝胶织物具有良好的力学强度。实验结果表明所制备的Janus光热水凝胶织物是一种理想的SDIE候选材料。第二部分是Janus光热水凝胶织物的光热蒸发性能研究。Janus光热水凝胶织物在一个太阳光照射下纯水的蒸发速率高达1.60 kg m-2 h-1,超越了二维平面材料的理论极限(1.47 kg m-2 h-1)。随后研究了Janus光热水凝胶织物的太阳能界面脱盐性能。Janus光热水凝胶织物在3.5 wt%和10 wt%的Na Cl溶液中的蒸发速率分别为1.55 kg m-2 h-1和1.49 kg m-2 h-1,表现出优异的耐高盐水的能力。并且在3.5 wt%的Na Cl溶液中经过长时间的循环实验后（光照10 h,休息14 h,循环4次）,其蒸发速率依然保持稳定。之后对Janus光热水凝胶织物在含盐的模拟工业重金属染料溶液中的蒸发性能进行了考察,Janus光热水凝胶织物在含盐的模拟工业重金属染料溶液中的蒸发速率为1.58 kg m-2 h-1,经过6 h的照射(1 k W m-2)后,蒸发速率依然可以达到1.50 kg m-2 h-1,并且收集蒸发后的冷凝水中各个离子浓度均下降了3-4个数量级,对各个离子的截留率几乎为100%。实验结果表明了Janus光热水凝胶织物对工业重金属染料废水的淡化潜力。此外,还研究了Janus光热水凝胶织物在自然光下的淡化能力。Janus光热水凝胶织物在自然光条件下（上海,2022年9月23日,平均太阳光强度为0.46个太阳）,在3.5 wt%Na Cl溶液中蒸发9小时收集到6.3 kg m-2淡水,产水量能够满足2-3个成年人每日所需饮用水量。上述实验研究表明,该新型水凝胶-织物蒸发器具有大规模制备、高效稳定的太阳能蒸发脱盐性能,可促进太阳能蒸发技术在实际工业领域的大规模应用。第三部分工作是将BDG/PVA溶液直接刷涂在棉织物表面,利用电子束一步法制备了光热水凝胶织物（PBF）。通过水接触角测试证明了PBF具有良好的亲水性能。PBF在一个太阳光强度照射下纯水的蒸发速率为1.58 kg m-2 h-1。之后将PBF构建成不同形状的三维（3D）蒸发器,其在一个太阳光照射下纯水的蒸发速率高达3.38 kg m-2 h-1。此外,还研究了3D蒸发器对不同浓度的盐水的蒸发性能。3D蒸发器在3.5 wt%、10 wt%、25 wt%的Na Cl溶液中的蒸发速率分别为3.28 kg m-2 h-1、3.21 kg m-2 h-1和3.10 kg m-2 h-1。这表明了本实验设计的3D蒸发器对不同浓度盐水进行蒸发脱盐的潜力。之后将3D蒸发器在25 wt%的Na Cl溶液中进行了长达8 h的太阳光照射后,蒸发速率依然能达到2.55 kg m-2 h-1,且表面没有盐的累积。上述实验结果表明,低成本、结构可调节的PBF蒸发器应对高浓度盐水的蒸发脱盐的潜力,有望实现零液体排放处理。本文结合了棉织物良好的力学性能和水凝胶材料高蒸发速率的优点,通过不同的方法构建的光热水凝胶织物蒸发器以及3D蒸发器,在不同浓度的盐水中都展现出较高的蒸发速率以及较好的耐盐效果。有望在应对高浓度盐水的蒸发脱盐以及工业重金属、染料废水的净化处理。本文研究的新型光热水凝胶织物为后续光热材料的制备以及结构设计提供了一种新方法和新思路。