能源与环境问题一直激励着科研人员对新能源材料及其相关器件的探索与追求。寻找简单、高效的可再生能源,实现能源和社会的可持续发展在当今社会显得极为重要。具有官能团梯度的湿气发电材料出现或将开启能源领域的一个新研究方向,通过在导电材料中预制固定的官能团梯度,借助湿气使得较小离子解离并在浓度梯度差的驱使下进行定向移动,从而产生相应的电能输出。受限于块体材料的微观结构影响,提高材料湿气发电效率并进一步增大能量密度、功率密度是当前湿气发电材料研究工作的一个难点。为此,本论文以具有高比表面积、纵向空间传输通道的梯度掺杂碳基纳米线为基础材料,提出梯度掺杂碳基纳米线器件用于湿气发电方面的研究。研究成果如下:首先,我们采用浓度控制电沉积（Concentration-Controlled Electro-Deposition,CCED）的技术,在十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶液中制备具有钠离子梯度掺杂的聚吡咯纳米线（GDNw）。制备的GDNw具有离子梯度分布,加上其本身独特的一维纳米结构使得它更有利于进行高效的离子转移,水分子的收集和扩散。将制得的GDNw分散在间隙为10μm的金片对电极上,对其通入不同湿度的湿气来测试其产电效果。制备出的单个GDNw表现出高达75 m V的输出电压和高达103.13 m W?cm^-2的输出功率。此外,1D的GDNw显示出高度不对称的交流电输出,这为其用作纳米器件（例如纳米机器人）中的电流电源提供了可能。其次,我们将第一项工作中制备出的GDNw进行垂直整合,制得具有梯度掺杂的纳米线阵列（GDNa）,这种阵列结构就像许多并联连接的纳米电池一样能够让电流输出和功率大幅提升。GDNa相较于单根GDNw纳米发电机器件而言,电流输出得到了很大的提升,轻微的湿气刺激就可以产生140 n A的输出电流且电压能维持在75 m V。由单个纳米线组成的有序阵列不仅具有单个纳米线的特性,而且大大增加了电流/功率输出。这种结构的设计,使得GDNa纳米发电机器件在保有高比表面积纳米材料性质的同时,电能输出得到了大幅度的提高,从而满足了宏观设备对更高能量的需求。该工作为在自供电设备和传感系统中提供了全新的制备方法与设计思路。