自组装技术一直以来都受到人们的关注,该技术广泛应用于光子晶体等周期结构的制备。通常球形胶体颗粒的自组装方法较为成熟,且可以得到较大面积的有序结构;而对于形状稍复杂棒状胶体颗粒,通过自组装法制备取向一致的棒的阵列结构仍有很大的挑战。由形状各向异性的棒构成的阵列有望应用在超材料等光学领域,比如通过对光的调控提高光吸收效率,进而提高其光催化性能。目前交变电场已被成功应用于胶体棒有序阵列的构建,原有的电场作用下棒的自组装虽然得到了取向性一致的棒阵列,但其自组装面积仍然受到限制。本文主要围绕大面积自组装胶体棒,及其在超材料基光催化的影响的问题,开展了二氧化硅胶体球、胶体棒的制备、电场和毛细力共同作用制备大面积取向性一致的棒阵列、二氧化钛和铂包覆棒阵列的制备及其光催化性能的测试、材料电磁仿真等几部分工作:（1）通过正硅酸乙酯的水解反应制备了单分散的长1.6μm左右的二氧化硅棒和直径300nm左右的二氧化硅球。在含有聚乙烯吡咯烷酮和戊醇的环境下,正硅酸乙酯的水解反应制备了直径200nm左右,长1.3μm-2.6μm的二氧化硅棒,在不含有聚乙烯吡咯烷酮和戊醇的环境下得到了直径300nm左右二氧化硅球。进一步研究了试剂的用量和反应的条件的改变对二氧化硅胶体形态的影响,主要的5个因素有:聚乙烯吡咯烷酮、氨水、正硅酸乙酯,控制过滤步骤,控制离心步骤。对于分子量介于24000-58000之间的聚乙烯吡咯烷酮,结果表明其分子量越低越容易得到纤维状的二氧化硅胶体,分子量为40000时制备的棒好,长1.6μm左右,形态规则;氨水的浓度降低会使棒变长,最长达到2.6μm以上;预水解的正硅酸乙酯会在棒的前端形成球形的“头”。（2）采用电场辅助毛细力法探索了自组装结构的表面积和棒的取向的影响因素,获得了20%覆盖面积的棒阵列结构和90%覆盖面积的球密排结构。在使用二氧化硅球验证了借助毛细力自组装的可行性之后,将电场毛细力自组装的方案应用在了二氧化硅棒上,同时在实验的进行过程中确定了较为重要的6个因素:溶液浓度、温度、玻璃间隙宽度、表面张力、电场强度、电场频率强度。结果表明,当溶液蒸发速度大于胶体颗粒沉降速度时,可以有效得到大面积堆叠的胶体颗粒,温度的提高增大了溶液的蒸发速度,当温度为40℃,浓度为10wt%,ITO玻璃间隙为80μm时我们得到了密排二氧化硅球表面积达到ITO玻璃衬底的90%左右。对于胶体棒,更需要考虑到的是高温带来的热对流和电场驱动下的垂直取向两个方面的制衡点,强烈的热对流将会限制电场下棒的取向,因此得到的取向一致的棒阵列的面积大小达不到胶体球自组装的面积,最终在25℃、起始电压为4.5V时密排的二氧化硅棒阵列表面积占比达到20%左右。（3）通过实验制备了TiO₂和Pt包覆棒阵列的结构,系统的探究了贵金属Pt的加入对超材料基光催化特性的影响。通过原子层沉积法对三维棒阵列进行介质包覆,最终得到了由内到外分别为SiO₂-TiO₂-Pt-TiO₂的层状结构。通过改变沉积圈数控制Pt的含量,SEM和EDS确定了Pt的含量。通过光谱仪测试了其350nm-1000nm波段的吸收情况,结果表明吸收率随着Pt圈数的增大而增大,最高达到94%。Pt的圈数小于80圈时,425nm处吸收峰红移至449nm,大于80圈时发生蓝移至427nm。同时对比了化学沉积法制备Pt包覆的材料,结果表明化学沉积法反应时间越长,材料吸收率越低。最后测试了该三维超材料的催化特性,结果表明原子层沉积法制备的Pt在100圈的光电流高达210n A/mm²,是不含Pt样品的4倍左右。同时通过FDTD方法仿真了TiO₂、Pt交替包覆二氧化硅棒阵列的吸收曲线,以及TiO₂和Pd包覆二氧化硅棒阵列的吸收曲线。结果表明随着Pt厚度的增加,420nm处的吸收峰先红移到450nm处后蓝移至400nm处,最高吸收率为93%以上;Pd的厚度增加也使得材料在450nm处的吸收峰先红移至500nm处后蓝移至400nm处。确定了Pt厚度在2nm-6nm时,超材料的光吸收性能较好,同时也预测了Pd作为金属层的加入对材料的光吸收性能的影响。