微纳结构在超疏水、表面增强拉曼活性基底、催化、场发射、微流控设备以及电化学设备等领域都具有极大的应用前景并且微纳结构的性能很大程度上取决于初始的构建单元及其组装方式。因此，基于自组装或自组装模板制备可控微纳结构是近年来的一个研究热点。在本论文中，我们发展了三种新方法，成功制备了具有通孔结构的蜂窝状有序微孔膜、图案化碳纳米管、纳米环以及三维多孔结构的石墨烯复合材料。本论文分为五章，详述如下:　　第一章:简要介绍了自组装技术。重点介绍了基于自组装水滴模板法构筑蜂窝状有序微孔膜、基于自组装二维胶体晶体构筑微纳图案和基于（改性）石墨烯自组装构筑三维微纳结构，并简要介绍了这些结构的应用。　　第二章:介绍了基于呼吸图法制备高性能聚合物微孔筛。以商业化三嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚异戊二烯-嵌段-聚苯乙烯为原料，通过呼吸图法制备具有通孔结构的有序微孔膜，再将其硫化得到高性能微孔筛。均一的孔径和薄的膜厚赋予微孔筛优异的尺寸选择性和较低的操作压力，同时聚合物的交联结构又赋予其优异的力学性能、耐化学腐蚀和耐热性，因此该微孔筛对腐蚀性溶剂、热水和有机溶剂等多种介质中的微粒都具有选择过滤性。该方法是一种制备高性能微孔筛的简单廉价的方法。　　第三章:介绍了基于自组装二维胶体晶体制备图案化碳纳米管。结合胶体晶体刻蚀技术和电子束蒸发镀膜技术，我们制备了两种催化剂图案——六方排列的点阵和蜂窝状结构。基于这两种模板，利用化学气相沉积法制备了六方排列的柱状碳纳米管阵列和蜂窝状碳纳米管阵列。此外，基于二维胶体晶体和反应离子刻蚀技术，在催化剂基板上得到了六方排列的纳米环结构。我们研究了纳米环形成的机理。　　第四章:我们发展了一种制备三维多孔石墨烯/金属纳米粒子复合材料的简单且环保的方法——基板增强的化学镀法。将负载有三维多孔石墨烯的泡沫镍浸泡在金属盐溶液中组装成原电池结构，促进金属离子在石墨烯上还原。氧化还原电势高于镍的金属都能通过该方法在三维多孔石墨烯上进行还原。由于三维多孔石墨烯/金纳米粒子复合材料具有优异的电催化活性，因此该复合材料能够应用于高灵敏度的电化学传感器，用于检测尿酸。　　第五章:总结了本论文的主要内容及其意义。