本发明涉及一种具有纳米异质结构的光热转换材料及其制备方法和应用，具有纳米异质结构的光热转换材料由细菌纤维素膜以及分布在其中的rGO和CNT组成，rGO和CNT构成异质结构，即CNT原位生长在rGO的表面形成“人工褶皱”结构；方法为：将木醋杆菌原菌液、前驱体CNT水溶液和前驱体GO水溶液加入HS营养液中进行接种，得到细菌纤维素复合膜后，对其中的GO进行还原，得到具有纳米异质结构的光热转换材料；应用为：将具有纳米异质结构的光热转换材料、细菌纤维素膜和聚苯乙烯泡沫自上而下顺序组装在一起构成太阳能界面海水蒸发器。本发明通过异质结构展示了良好的陷光现象，减少了太阳光由于反射而损失的能量，提升了材料的光吸收效率。