由单分散胶体颗粒组装而成的胶体晶体作为一种长程有序的结构化模板在新型纳米结构及功能材料的制备方面有着巨大的应用潜力，利用胶体晶体模板法来构建具有特定形态、结构与功能的新型纳米结构是当前纳米材料科学的一个前沿领域。另一方面，利用自然界中的生物矿化原理来仿生构筑具有多级有序结构的无机功能材料不仅有助于揭示生物矿化机理，而且可以大大推动当代材料科学的发展，仿生材料合成由此而得到人们的高度重视。本论文将胶体晶体模板法与温和溶液合成方法进行有机结合，充分发挥二者之长并借鉴生物矿化原理，在新型三维有序大孔材料和二维纳米结构图案及阵列的溶液相合成等方面开展系统研究。　　 借鉴自然界生物矿化过程中从无定形碳酸钙到方解石型碳酸钙晶体的转化过程，利用胶体晶体模板法制备了具有三维有序纳米孔洞结构的方解石型碳酸钙单晶。制备过程中使用表面功能化胶体晶体作为模板，以减压抽吸促进无定形碳酸钙的填充，经过原位晶化得到具有独特枝晶形貌的三维有序大孔方解石单晶。该方法为三维有序纳米图案化的新型无机单晶材料的可控制备提供了一条行之有效的仿生合成途径。　　 以单层胶体晶体及其衍生结构为图案化的掩膜或模板，在反应性的基底（如锌片和方解石单晶片）上通过温和的溶液相合成方法分别制备了位置、直径、形貌可控的图案化氧化锌纳米柱阵列以及具有规则图案化表面的方解石单晶。该方法将胶体晶体模板法与反应性基底生长法有效结合，为在溶液相中控制合成图案化纳米阵列提供了一条新的途径。　　 利用单层胶体晶体在气液界面处为掩膜或模板，通过简单的气体扩散反应，在气液界面处制备了多种无机材料（包括半导体硫化物、贵金属和碳酸钙等）的纳米网薄膜和蜂窝状薄膜。其中，具有规则孔结构的纳米网薄膜可以作为掩膜用于制作其他新颖的图案化纳米结构阵列。另外，由于所具有的二维周期性有序微纳结构，纳米网和蜂窝状薄膜均表现出光子晶体性质。