水是地表能量循环体系中的重要载体,通过蒸发、凝结、沉降、径流等过程,进行大规模的能量存储和释放。水能是一种分布广泛、储量巨大的可再生绿色能源,而水能中最广泛的存在形式就是蒸发能。水蒸发是一种无处不在的现象,太阳辐射到地球表面能量的一半被水吸收用于蒸发。水伏效应(Hydroelectric effect)是能源领域最新出现的科学概念,是纳米材料与水相互作用后直接将水能转化为电能现象的统称。如果能将水蒸发现象与水伏效应相结合,将为水能的开发和利用开辟新的研究思路。近年来,研究者们利用多孔碳材料制备了水蒸发驱动的纳米发电机,成功地将蒸发能转化为持续输出的电能,开辟了水伏发电研究的新方向。但由于碳基材料需要退火和等离子体处理等工艺才能实现水蒸发驱动发电,这势必将增加发电器件的成本和制备的复杂程度,限制其进一步发展。因此寻找更适合的材料与水相互作用,将蒸发能有效地转化为电能便成为水伏发电领域中的一个重要研究内容。本文选取层状双金属氢氧化物(Layered double hydroxide-LDH)为工作材料,制备出了水蒸发驱动的纳米发电机,该发电机具有制作工艺简单、成本低廉、性能易于调控等特点。本文系统研究了Ni/Al-LDH发电机尺寸、纳米沟道堆叠方式对发电机性能的影响。研究表明,发电机竖直高度不变时,随着水平宽度的增加,其开路电压基本保持不变,而它的短路电流会逐渐增大,并且与水平宽度基本呈现线性变化关系;当Ni/Al-LDH纳米孔道排布从混乱趋于有序状态时,发电机相应的开路电压和短路电流会逐渐得到改善。为了提高输入能量密度,利用热光源辐照水蒸发驱动发电机。结果显示,在光热辅助下发电机的开路电压从0.7V提升至1.1V,有效地改善了发电机的输出性能。此外,水蒸发驱动纳米发电机可以工作于各种淡水环境中,包括自来水、河水,这将会拓展发电机的应用范围,为水蒸发驱动纳米发电机的研究奠定坚实基础。