光热转换材料是指在光照条件下，能够通过自身的光热转换机制将光能转换为热能的一类材料。

目前常见的光热转换材料有:碳基材料、金属基纳米粒子、无机半导体材料等。随着对光热转换材料的深入研究，光热转换能力在不断提高，并且已经应用于海水淡化、蒸气发电、水净化和杀菌系统等多个领域中。

(1) 碳基材料

碳基纳米材料主要包括石墨烯、氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)、和碳纳米管等。由于碳基材料具有较宽的可见光吸收范围，较强的光吸收特性，当它们暴露在光源下时，碳基材料中的电子可以吸收光子的能量，从而使电子处于激发状态，处于激发态的电子是不稳定的，在衰减回基态的过程中会产生光热效应，从而使局部温度升高。有研究表明，相比于传统的炭黑或石墨，具有纳米级尺寸的碳纳米管和石墨烯在界面的反射率更小，对光的吸收性能有明显提升。

(2) 金属基纳米材料

金属纳米材料可以通过局域表面等离子体共振(LSPR)效应吸收光子并将其转化为热能。当金属纳米材料表面的电子吸收光子能量时，就会产生热电子。通过电子之间的散射过程，使热电子将在大量的低能电子之间快速重新分配它们的能量，并建立一个电子温度。然后，能量将通过电子与声子相互作用转移到晶格，导致晶格热化。最后，能量通过声子之间的相互作用从晶格转移到外部环境。由于LSPR 效应与等离子体纳米材料的尺寸和结构有关，因此可以通过改变其尺寸或结构来增强其对近红外光的吸收。近年来，Au 纳米粒子与Ag 纳米粒子由于其强烈的光吸收和光热转换性能，被视为最有潜力的光热转换金属材料。

(3) 无机半导体聚合物

传统的半导体材料能隙较宽，需要吸收能量较高的入射光，如紫外光，才能将电子激发，并在回落至基态过程中放出热量。随着半导体材料研究不断深入，具有窄能隙的黑色半导体材料不断被发现，如黑色的二氧化钛(TiO2)和三氧化二钛(TiO3)等，吸收可见光即可以激发电子放热，大大拓展了半导体材料在光热转换中的应用。

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