随着当前世界人口的急剧增长以及水污染问题的加剧,人类面临着淡水资源短缺的危机。太阳能海水淡化是解决水资源危机的有效途径之一。近年来,研究者们提出了一种局部加热太阳能海水蒸发的方法,大大提高了海水淡化的效率。太阳能吸收体是该蒸发系统的关键。本论文介绍了石墨烯气凝胶作为一种太阳能吸收体,其具有较宽且较高的光吸收、低导热系数、优异的机械性能、丰富的毛孔和自悬浮等性质。然而,石墨烯气凝胶本征的疏水性质阻碍了其在太阳能光热蒸发系统中的运用。现有的结构设计虽然可以实现亲水性,但是影响了材料的机械性能,不利于实际的应用。本论文首先基于石墨烯气凝胶的优异性质,采用氮掺杂的方法提高其亲水性能:通过水热、冷冻干燥和热退火制备了具有氮掺杂的石墨烯气凝胶,研究了不同退火温度（200-1000oC）条件下,石墨烯气凝胶亲水性能的变化。结果显示,600oC为较好的退火温度,可以同时保持亲水性能和优异的机械弹性。本文进一步通过实验设计和模拟计算探究氮掺杂提高石墨烯气凝胶亲水性能的内在机理,结果表明,氮掺杂使石墨烯的极性增强,从而造成活性位点,与潮湿空气中的水分子形成氢键,在表面形成水膜,阻止了烷烃的吸附,从而造成超亲水性。将氮掺杂石墨烯气凝胶应用于光热蒸发,在一个太阳光照条件下(1 k W m-2),其蒸发速率达1.41 kg m-2h-1,蒸发效率达85.2%。此外,本论文通过与二硫化钼的复合进一步提高其吸光性能;制备出了具有较高光热能量转化效率的石墨烯基气凝胶,并将其运用于太阳能光热蒸发系统中。由于石墨烯和二硫化钼的协同作用,提高了气凝胶的吸光性能。平均吸光率（275-2500 nm）从83.2%提升至92.6%。将Mo S2/GA气凝胶应用于光热蒸发系统,在一个太阳光照条件下(1 k W m-2),其蒸发速率高达1.53 kg m-2h-1,蒸发效率高达95.4%。本论文基于石墨烯气凝胶的优异性质,从改善其亲水和吸光性两方面出发,探索了新型石墨烯气凝胶作为局部加热太阳能海水淡化系统中的光热材料的性能表现和内在机理。本论文的基础理论成果将有利于石墨烯气凝胶在太阳能蒸发领域中的推广和应用。