阳极氧化铝多孔薄膜是一种自组装具有六方阵列孔洞的氧化物薄膜。长期以来,氧化铝多孔薄膜由于其简单的制备工艺、低廉的制造成本一直是模板辅助法制备纳米结构阵列体系的焦点之一。自上世纪五十年代美国铝业公司的Keller先生提出氧化铝多孔薄膜的首个生长模型以来,人们对铝材阳极氧化过程的研究从来就没有中断过。如今,由于氧化铝模板在制备低维金属、半导体纳米材料结构体系中显示出来的显著优势,受到了世界各国不同领域科学家们广泛的关注。　　 本文通过改变阳极氧化过程中的电解液种类、溶液的浓度、阳极氧化时间、氧化电压以及反应温度等实验参数系统地研究了氧化铝多孔薄膜的生长过程,得到了氧化铝多孔薄膜的形貌与影响因素之间的规律,并提出了阳极氧化过程中电流变化的“四阶段”论。利用铜盐与盐酸的混合溶液对铝基底进行化学剥离,与采用逆电剥离法得到的多孔层相比,合适配比的化学溶液剥离法效果较逆电剥离法要好,并解决了氧化铝多孔层与铝基体分离常用技术—汞酸盐剥离法对环境造成污染的问题。同时通过磷酸溶液的化学腐蚀,在氧化铝多孔模板的基体上成功制备得到大规模分布的氧化铝纳米线阵列,并通过调节腐蚀过程中的影响因素找出了适合氧化铝纳米线形成的工艺参数。实验表明,磷酸腐蚀液的浓度在8wt.％-10wt.％之间,反应温度控制在45-50℃之间能使得制备过程易于控制,并能得到形貌较好的纳米线结构。　　 利用纳米压痕实验深入地探讨了不同孔径氧化铝薄膜的力学性能,结果表明氧化铝多孔薄膜的力学性能随着孔径的增大而下降。有限元模拟分析实验再次确认了多孔薄膜力学性能随孔径增大而下降的事实,并指出在纳米压痕实验中,压头边缘部位的膜基体受到了更大的剪切应力。　　 对氧化铝多孔薄膜和纳米线阵列光学性能的检测是目前该领域的研究方向之一,本文对空气中高温氧化得到的致密氧化铝薄片、二次阳极氧化得到的氧化铝多孔模板以及氧化铝纳米线分别进行了光致发光性能的检测。研究结果表明,空气中氧化得到的氧化铝样品无明显的光致发光现象,而多孔氧化铝薄膜则具有显著的发光性能,其发光峰位于451nm处。氧化铝纳米线也具有较好的发光性能,但较之多孔薄膜要弱。分析认为二次阳极氧化过程引入到多孔薄膜中的的单电子氧空位(F+)和草酸根基团(C2O42-)是它们的主要发光中心。对氧化铝纳米线后续退火后的光致发光性能检测表明,300℃下退火能使结构得到最好的发光效果。　　 金属、半导体和碳纳米管等纳米结构应用在光电探测器、生物传感器、纳米电子器件、太阳能电池和储氢材料等领域的研究近几年来得到了很大的发展。本文利用阳极氧化铝多孔模板辅助沉积技术研究了金属、合金低维纳米结构的制备及其合成过程。利用氧化铝多孔模板的空间限域作用,通过调控反应过程的温度,无电化学沉积法制备得到了表面光滑,长径比高达28.3的多晶型Ag纳米线结构；氧化铝多孔模板辅助电化学沉积法成功制备得到单晶型Ag纳米线阵列,纳米线的线径约为90nm,线长与模板厚度一致,且分布均匀。在此基础上,逆电电解沉积在多孔模板孔道中的Ag纳米线制备得到了Ag纳米管阵列。SERS实验表明,在制备得到的几种Ag纳米线结构中,电化学沉积法获得的Ag纳米线对结晶紫分子(CV)具有较好的表面增强效应。利用氧化铝多孔模板辅助电化学沉积法成功制备得到了Cu/Co合金纳米线阵列,较短的沉积时间能得到表面光滑的合金纳米线,而较长的沉积时间则得到表面粗糙的纳米线。采用类似的逆电电解法,在Cu/Co合金纳米线基体上获得了Cu/Co合金纳米管阵列；氧化铝多孔模板辅助电化学沉积结合气流干扰法成功地获得了大量的单晶型ZnO纳米片结构,纳米片的厚度介于31-67nm之间,而其横向直径则分布于580nm-860n之间；利用氧化铝多孔模板对溶液的毛细吸收作用,高温热分解结合退火还原法制备得到了大量嵌套在模板孔道中的Ni纳米颗粒,这些散布在规则孔道之中的金属纳米颗粒在催化合成异形碳纳米管材料上将有着潜在的应用。