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环保美观的居住环境已成为现代社会关注的焦点。基于光子晶体的结构生色材料因具有色彩艳丽、绿色环保等特点而备受涂料、印染等科学研究和工程化应用领域的关注。光子晶体的周期结构使光子晶体具有特殊的光子带隙,光线进入光子晶体后在光局域和慢光子效应的作用下,发生多重光吸收,进而产生结构生色现象。在此基础上构建具有更多功能的结构生色材料体系,例如,将光催化功能与结构生色功能相结合,为制备新型绿色环保装饰材料开辟新途径。在众多光催化材料中,TiO2光催化剂化学性质稳定、无毒、氧化还原能力强,已被广泛商业化应用,但其禁带宽达到了 3.2 eV,只有占太阳光中5%的紫外光能使载流子被激发,即不能达到全光谱响应。同时,TiO2也不易被制备成粒径均一的纳米微球作为光子晶体的结构单元,而SiO2纳米微球是光子晶体结构生色体系的重要选择之一,且具有制备工艺简单、尺寸可控、表面包覆修饰容易等特点。据此,本论文将传统SiO2光子晶体结构生色材料与TiO2光催化剂相结合,通过构筑SiO2@TiO2核壳结构纳米微球,实现结构色的多功能化,系统研究了多尺寸的SiO2@TiO2核壳材料体系在空气和缺氧条件下的显色规律和光催化性能表征,主要研究内容和实验结果如下:(1)以改进的Stober方法制备了不同粒径的SiO2纳米微球,根据蓝边的慢光子效应增强光催化原理选取粒径为242 nm的SiO2为核心,通过混合溶剂法制备了 SiO2@TiO2纳米微球。以控制钛酸正丁酯浓度控制TiO2壳层厚度,进而通过粒径不同的纳米微球自组装得到具有虹彩效应的黄色、橙色和红色的光子晶体。当SiO2@TiO2光子晶体的光子禁带与电子带隙匹配时,由于慢光子效应使彩色材料对光的吸收增强。特别是壳层厚度为50 nm时,SiO2@TiO2光子晶体在可见光下表现出良好的光电活性(9.5 μA/cm2),可见光照射下对RhB降解的光催化反应速率常数达到0.03723 min-1。(2)利用NaBH4化学还原P25,制备了光催化性能良好的黑色TiO2-x,将其作为黑色添加剂以不同浓度掺杂进入SiO2非晶光子晶体中,制备了无角度依赖且色彩柔和的SiO2/TiO2_x非晶光子晶体。研究得出,控制TiO2-x比例可调控结构色的色彩饱和度。研究发现,SiO2为TiO2-x提供分散位点,相比TiO2-x,SiO2/TiO2-x的比表面积增大,催化活性位点增多,催化能力提高。这与非晶光子晶体的赝带隙产生的光局域效应产生协同作用,增强了催化色料的光降解污染物的能力。(3)对混合溶剂法制备的SiO2@TiO2纳米微球采用热脱氧处理合成了 SiO2@TiO2-x非晶光子晶体,攻克了由于外源引入TiO2-x过量后在SiO2微球表面分布不均匀,剩余部分团聚后影响光催化性能且使颜色不均匀的问题。真空热处理TiO2后在TiO2晶体表面产生无序层和氧空位,使白色的SiO2@TiO2变成色彩明丽的SiO2@TiO2-x,且具有无角度依赖性。研究发现,控制还原时间不仅能调控颜色的色调,还能调节光催化活性。还原3h后,样品因非晶光子晶体的光局域效应与氧空位的表面等离子共振效应,对光子吸收和电子活化增强,使其具有较好的光电活性。与SiO2@TiO2光子晶体相比较,其光电流达到38.44μA/cm2,可见光下对RhB降解的光催化反应速率常数为0.04413 min-1。