鉴于目前人们已经认识到保护环境和节约资源的重要性,寻求淡水资源和开发利用太阳能已经引起人们的广泛关注。为此人们致力于开发新的光热材料,利用太阳能进行海水脱盐淡化,以获取淡水,实现保护环境和节约资源的目的。但目前存在如太阳能蒸发水性能偏低、太阳能蒸发器制备成本高昂、制备工艺复杂以及难以实现大规模应用等诸多问题,严重限制了海水淡化的大规模应用。为此,在本文中,我们致力于探索简单且低成本的方法来制备高效太阳能蒸发器用于海水脱盐淡化。石墨烯气凝胶由于高效的宽带吸收,不仅可以高效的吸收太阳光,实现界面加热从而加快水蒸气的溢出,而且气凝胶内部存在多孔网络结构,为气凝胶提供了供水和蒸汽逸出通道。另外,石墨烯气凝胶具有优异的力学性能和回弹特性,在恶劣条件和长期使用中可以保持结构和性能稳定。但由于石墨烯气凝胶具有较强疏水性,导致其作为太阳能蒸发器表现出较低的蒸发性能。为提高太阳能蒸发器的性能,解决石墨烯强疏水性的问题,我们通过预还原-冷冻-完全还原工艺,制备得到具有优异力学性能的石墨烯/粘土复合气凝胶。通过改变粘土的种类和含量,可以调节复合气凝胶的亲、疏水性能。其中,凹凸棒土对气凝胶的亲、疏水性有较为明显的改善,使气凝胶接触角在79°到138°可调。在1 kW m-2的光强下,石墨烯/凹凸棒土复合气凝胶的蒸发水速率达到1.41 kg m-2 h-1,蒸发水效率达到92.5%。并且石墨烯/凹凸棒土复合气凝胶具有优异的力学性能和回弹特性,在长期循环测试中仍保持结构和性能稳定,并且可以通过反复浸泡-洗涤的方式除去盐杂质。虽然石墨烯/粘土复合气凝胶具有优异的力学性能和高效的蒸发性能,但是样品制备过程复杂,且难以制备大尺寸和特定形状的样品,因此限制了其用于大规模海水淡化。为解决难以大尺寸制备太阳能蒸发器的问题,我们以商用泡沫为基体,通过简单的浸渍-还原-常压干燥,开发了一种简单且低成本的方法来制备三维弹性石墨烯/纤维素纳米晶体（CNCs）层状网络（GCLN）用于高效太阳能蒸发水。得益于石墨烯优良的光热转换性能和CNCs优良的亲水性能,GCLN-20在1.0 kWm-2太阳辐射下,平均蒸发速率高达1.66 kg m-2 h-1,太阳蒸发效率高达91.2%。GCLN在一系列恶劣条件下也表现出优异的耐久性和稳定性。由于结实的网络结构,GCLN在耐久性试验（超过20天,每天120分钟）中表现出稳定的蒸发性能和结构稳定性。此外,得益于三聚氰胺泡沫的可加工性,可以轻松制备出3D形状的GCLN。3D GCLN表现出1.59 kg m-2 h-1(在0.5 kW m-2的太阳辐射下)的蒸发效率,这优于蒸发率的理论极限(0.74 kg m-2 h-1)。因此,具有高效太阳能蒸汽发电性能的低成本、高性能的GCLN可用于自然光照条件下的大规模海水淡化。