中国经济发展带来对传统能源的大量消耗,造成了严重的环境污染与能源危机。对化石能源的依赖迫使中国加紧对新型清洁能源的研发进程。海洋中蕴含大量的温差能,被认为是一种潜在的绿色无污染的能源。本论文使用氧化石墨烯材料制备纳米复合膜,并研究纳米流体体系中温差能-电能转换的现象与机制。首先,我们使用超声波细胞粉碎机得到均匀且稳定的氧化石墨烯分散液,并通过真空抽滤法在纤维素核孔膜上制备得到带负电的氧化石墨烯复合膜。经过对氧化石墨烯表面的竣基基团进行基化修饰,制备得到带正电的修饰氧化石墨烯复合膜。其中,氧化石墨烯复合膜呈现阳离子选择性,修饰氧化石墨烯复合膜呈现阴离子选择性。其次,我们构建了串联体系实验装置,探讨了不同条件对纳米流体体系温差能-电能转换的影响。我们发现,当体系内存在温度梯度的时候,会产生一个从高温端到低温端的电流。比较温度、浓度、离子种类以及膜厚等条件对扩散电流、膜电压与输出功率的影响,我们在温度梯度为45 K,浓度为10 mM,膜厚为1 μm的KCl溶液纳米流体装置中获得了2.81 nW的输出功率。最后,我们通过热力学分析和数值模拟的方法研究了温度梯度下纳米流体体系温差能-电能转换的机理。当体系内存在温度梯度的时候,高温端的离子扩散系数大于低温端,使高温端离子的布朗运动更加剧烈。在纳米孔的离子选择性作用下,非对称运输的阴阳离子导致了扩散电流的产生。离子扩散系数与纳米孔的离子选择性都会对温差能-电能转换造成影响:一方面,增大温度梯度,会使高/低温端离子扩散系数差值增大,导致扩散电流的增大。另一方面,增大浓度、减小表面电荷密度以及减小孔长都会造成纳米孔离子选择性的减弱,导致扩散电流的减小。本文对氧化石墨烯多孔膜的温差能-电能转换进行深入研究,揭示了其中的物理机制和影响因素,为利用清洁的海洋温差能提供了启发。