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纳米材料是近年来受到人们极大关注的新型材料，广义上讲，纳米材料是指其中任意一文的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当微粒子尺寸进入纳米数量级时，其本身具有表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应、量子尺寸效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性，这使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。
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纳米模板具有独特的纳米数量级的多孔结构，其孔洞孔径大小一致，排列有序，分布均匀。以纳米模板合成零文纳米材料、一文纳米材料具有制备效率高，可靠性好等优点，已成为纳米复制技术的关键之一。常用的制备纳米材料的模板有高分子模板和多孔阳极氧化膜模板。多孔阳极氧化膜的功能化特性，使其作为模板，在制备线阵纳米材料[1,2]、有序纳米管材料[3-5]和纳米孔阵列材料[6-8]方面获得了广泛的关注。以多孔阳极氧化膜的孔道或孔腔为基体，通过各式各样的组装方法，在其有序排列的纳米孔道中合成半导体化合物、金属氧化物、金属团簇、金属配合物等，可以制备出新型的纳米组装功能材料。10508
伴随着纳米材料的发展，在金属或半导体材料表面自组装纳米结构已经引起了人们极大的研究兴趣，这些材料具有可期待的技术潜能。已经发现除了Al之外，在一系列阀金属如Ti、Zr、Hf、W、Nb、Ta、Zn和Sn上自组装多孔纳米结构的氧化物在氟化物的电解液中几乎均可以做到，在这些金属上形成的纳米结构氧化物显示出各种功能化的性能，可用于光电器件、催化和生物材料领域。其中多孔阳极氧化铝（Porous Anodic Alumina, PAA）作为纳米模板被广泛用于各种纳米功能材料的制备中；而多孔阳极氧化钛纳米管（Porous Anodic TiO2 Nanotubes,PATN）成为光催化材料和太阳能电池的研究热点[9, 10]。例如：2009年，宾夕法尼亚大学的Grimes小组首次利用阳极氧化过程中实施氮掺杂制备的PATNT，在自然光照射下可以将CO2光催化转变成CH4燃料[11] (如图1.1所示) 。多孔阳极氧化锆也成为超级电容器和储能元件的候选材料。总之，有关这些多孔氧化物的制备与应用研究的文献至今仍层出不穷，尤其是对阳极氧化钛纳米管研究的火热程度从下面两篇综述文献中可见一斑。例如在2010年王道爱等人[12]全面综述了TiO2 纳米管的各种制备方法，重点讨论了阳极氧化法对阳极氧化钛纳米管纳米结构的可控生长；2011年李欢欢等人[13]也综述了制备阳极氧化钛纳米管的发展历程，简述了其形成机理，探讨了电解液种类、pH值、氧化电压、氧化时间和氧化温度以及后处理方法等各个因素对阳极氧化钛纳米管结构和形态的影响，综述了利用TiO2 纳米管组装染料敏化、量子点和本体异质结等太阳能电池所取得的进展。2011年叶秋梅等人[14]综述了各种各样特殊结构PAA纳米模板的制备方法，从中可见纳米孔道结构的复杂性和多样性。