自富勒烯被发现后,低维碳纳米材料引起了研究人员广泛的兴趣,后来碳纳米管和石墨烯等材料的发现进一步扩大了碳纳米材料家族,同时,基于碳纳米材料的各种宏观组装体如纤维、薄膜、凝胶等也相继被制备出来。其中,基于碳纳米管的一维碳纳米管纤维、二维碳纳米管薄膜和三维碳纳米管凝胶等宏观组装体在透明导电薄膜、传感器、触摸屏、能源存储等领域有了许多突破性的研究进展。碳纳米管薄膜是一种由碳纳米管组装而成的二维薄膜。化学气相沉积法(CVD)生长的碳纳米管薄膜不仅具有优异的电学性能,还具有很高的机械强度,是一种理想的柔性支撑材料。碳纳米管基复合薄膜己经在催化、传感和储能等领域展现出优异的性能,而碳纳米管薄膜的孔隙较大难以通过控制孔径实现选择性分离,因而其分离性能没有得到足够的研究和调控,从而限制了碳纳米管薄膜作为分离薄膜的应用。淡水资源紧缺是目前全球面临的一个巨大挑战,而水脱盐被认为是解决淡水资源紧缺同时不破坏生态环境的唯一途径。其中,太阳能水脱盐技术可以利用太阳能在非常低的能耗下进行海水脱盐,从而受到了普遍的关注。光热材料由于可以吸收光转化为热而被用于提升太阳能水脱盐体系的分离效率,尤其是利用光热材料局部加热蒸发表面的体系取得了较大的进展,其中碳基光热材料由于光吸收效率高、易于调控等特点表现出独特的优势。在本论文中,我们以CVD生长的碳纳米管薄膜为支撑材料,利用其机械强度高、柔性超薄和易于功能化等特点,与其他光热材料复合构建了一系列二维碳纳米管基柔性薄膜,制备得到了各种不同结构的功能薄膜,调控了碳纳米管薄膜的光热性能,通过蒸馏作用的分离机制探索了这些碳纳米管基柔性薄膜的分离性能,并应用于太阳能水脱盐体系中,为水与盐的分离提供新的思路。主要内容如下:(1)以碳纳米管薄膜为支撑材料,通过水热法将二硫化钼包裹到碳纳米管表面,构造了一种柔性超薄的二维多孔薄膜,探索了碳纳米管/二硫化钼复合薄膜的分离性能。首先系统地表征了碳纳米管/二硫化钼复合薄膜的结构和组成,探索了碳纳米管/二硫化钼复合薄膜柔性、超薄、自漂浮特性和热传导性能等基本特性,研究了碳纳米管/二硫化钼复合薄膜的光吸收率和光热性能。作为太阳能水脱盐体系的光热薄膜,碳纳米管/二硫化钼复合薄膜在5个太阳的光强下展现出91.5%的蒸发效率。(2)以碳纳米管薄膜为支撑材料,通过真空抽滤的方法将金棒组装到碳纳米管薄膜上,构建了一种柔性多孔双层复合薄膜,研究了碳纳米管/金棒复合薄膜的分离性能。首先充分地研究了碳纳米管/金棒复合薄膜的双层结构,探索了碳纳米管/金棒复合薄膜双层结构各自的亲疏水性和元素分布,还研究了复合薄膜的柔性、大面积制备潜力以及力学性能,研究了碳纳米管/金棒复合薄膜的光吸收效率和光热性能。在太阳能水脱盐体系中,碳纳米管/金棒复合薄膜在5个太阳的光强下展现出94%的蒸发效率,并在便携式装置中展现出较大的实用价值。