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多孔阳极氧化铝（PAA）薄膜因其具有高度有序的一维纳米孔洞结构,所以在制备光子晶体等纳米材料方面被广泛应用。但是,PAA薄膜通常只是作为模板来直接被使用,对于其自身特性的研究却很少被报道。近几年来,随着科学家对生物体结构色研究的深入,关注点也开始转向能产生类似与生物结构色的PAA薄膜,希望通过调整PAA薄膜的制备工艺和制备条件来得到色彩鲜艳的结构色。本文不仅详细分析了在不同条件下制备的PAA薄膜的结构形貌,还通过真空蒸镀法制备出高饱和度的结构色,并结合时域有限差分法详细分析PAA薄膜的光学特征。其具体研究内容如下:采用电化学方法,通过调制反应溶液的浓度,得到一系列不同厚度和孔间隔的PAA薄膜,实验发现,PAA模板的孔间距,随着反应液浓度的提高而增大,光子禁带位置也产生红移。在500 V的电压下,物质的量浓度为1.5 M/L丙二酸的乙二醇溶液中得到PAA模板的孔间距为400 nm,且UV-Vis反射光谱峰值能达到622 nm。影响PAA薄膜结构形貌的因素具有灵活性和宽范围可控性,实验上可通过控制PAA薄膜的生长条件对其形貌进行调控。在非稳态电压下,其结构形貌会因电压的改变而做出相应的调整。利用阳极氧化法制备PAA模板,薄膜的微结构随电压波形和氧化周期的变化而不同,通过对其制备条件的调整得到了形貌各异的PAA模板,并分析了微观形貌对其光学特性产生的影响。基于等电场模型,从空间电荷角度出发,详细分析了上述样品微结构的产生原因,进一步证实了等电场理论的正确性。通过加入丙二醇改变丙二酸电解液粘稠度,保持丙二酸水溶液浓度为0.8M/L,添加丙二醇的含量分别为0%、30%、50%、70%、100%,成功制备出具有鲜艳结构色的PAA薄膜,实验发现随着浓度提高,最高氧化电压大幅提高,导致孔间距也大大增加,最终证实电解液粘稠度是影响阳极氧化铝微结构的重要因素;从氧化铝的生长机理角度出发,对高压下氧化铝薄膜出现较厚阻挡层给出了合理解释;利用时域有限差分法（FDTD）理论模拟氧化铝结构色薄膜的反射光谱,波峰位置和自然光下观察到的氧化铝薄膜颜色保持一致,并采用布拉格发射原理解释了有无铝基对PAA薄膜结构色的影响。利用阳极氧化方法在100 V,5℃下混合电解液（磷酸和丙二醇体积比1:1）中成功制备PAA结构色薄膜,并通过真空蒸镀法在氧化铝薄膜表面镀金,实现薄膜颜色饱和度的提高。结果显示丙二醇的引入可将孔洞生长速率减慢到0.4nm.s-1。通过薄膜干涉原理对样品出现的高饱和度现象给出了详细的解释。镀金前后PAA薄膜的反射光谱发生的明显的变化,利用时域有限差分法针对这一现象进行了理论模拟,模拟结果与实验测试光谱基本吻合,并对理论和实验的偏差进行了分析,进一步证实了该方法的可行性,可指导新型纳米结构材料的构建。