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电催化水分解产氢是应对日益增长的能源需求、全球气候变化和环境问题极具前景的途径。但高过电势（Overpotential,η）,尤其是氧反应（Oxygen evolution reaction,OER）,使得产氢成本较高。为提高产氢效率,开发高效催化剂、优化电极结构已成为当前重要研究课题。理想的电极需具有以下基本特点:大比表面积供催化材料负载、亲水性好及快速气泡脱附能力。根据仿生亲水结构经验,微纳结构的合理组合无疑是一个好的电极结构改进思路。多孔阳极氧化铝（Porous anodic aluminum oxide,AAO）是一种典型的自组织多孔材料,通过改变电压、电解液和热处理等条件,可以精细地调控孔径、厚度、孔间距等结构参数,因此能用来灵活地设计并实现微纳结构,特别是纳米线阵列。在课题组前期研究基础上,本论文系统地研究了AAO热处理后的性质变化及阳极氧化行为,并据此设计了一系列结构孔AAO,合成了双直径Ni纳米线阵列用于OER研究。取得了如下结果:（1）630°C以下热处理,草酸和磷酸AAO六角有序排列的多孔结构未见明显变化,但扩孔速率随热处理温度升高显著降低,可达50%以上。对热处理后的AAO进行阳极氧化,形貌观察发现一个临界转变温度。550°C以下,AAO可有序再生长。550°C以上,草酸AAO呈无序再生长模式,而磷酸AAO停止生长。在高温下,势垒层与Al基的界面反应导致两者形貌显著变化,是AAO呈无序再生长或生长停止的主要原因。在势垒层正面刻蚀过程中原位监测势垒层电容,电容倒数-时间（1/Cs-t）曲线可以很好地测定上述转变温度。（2）从扩孔过程中孔坍塌和AAO完全消失的时间节点探讨了利用热处理-阳极氧化-扩孔法制备结构孔和通孔AAO的可能性及边界条件（最大刻蚀时间）。提出了一种高效制备通孔AAO的新方法。通孔AAO面积高达29 cm2,Al基可反复利用。设计了多种孔结构形式的AAO并用于制备空心纳米锥、核壳结构纳米锥、多直径纳米线。（3）以磷酸AAO为模板制备了直径和长度均可独立调控的镍（Ni）纳米线阵列。小长径比时,纳米线自支撑站立,线间距均匀;高长径比时,Ni纳米线阵列可自发形成以纳米线团簇及簇间深谷为特征的多尺度形貌。随长径比增加或纳米线团簇的面积占比降低,纳米线阵列的亲水性大幅度改善。表面负载NiFe基催化剂后,纳米线阵列可在297 mV过电势下驱动500 mA cm-2电流,优于同条件处理的泡沫Ni电极,并在500 mA cm-2下保持性能达24 h之久。在高电流密度下,Ni纳米线阵列优异的OER性能不仅源于其大比表面积,更为重要是独特的纳米线团簇和簇间深谷结构提供了分离的气泡脱附和电解液润湿通道,加速了气泡脱离过程。