TiO₂由于具有高稳定性、低成本、无毒等优点,以及良好的光收集特性,目前已成为光物理、光化学研究中应用最为广泛的材料之一。对光物理过程,散射是光与物质相互作用的一种重要物理现象,当散射波长位于可见光区域时,便会产生散射结构色。TiO₂由于较高的折射率（锐钛矿折射率约为2.5）可以导致更有效的散射,Mie散射理论作为重要的散射理论,对任意的球形粒子,该理论都可以很好地描述其散射特性。另外,光散射效率很大程度上取决于散射粒子的大小,因此制备合适粒径的单分散的TiO₂球对于Mie散射结构色至关重要。本论文采用室温法合成单分散的大粒径（>400 nm）的TiO₂微球,以油酸（OA）以及聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为配体降低钛源（钛酸正丁酯）水解速度,同时利用空间位阻效应阻止纳米颗粒的聚集。调节加入去离子水的用量制备了平均粒径为480 nm、650 nm和930 nm的无定形TiO₂微球,并将此三种粒径的TiO₂微球分别喷涂在载玻片上,利用TiO₂球的强散射来实现显色。由于无定型TiO₂微球的折射率较低,本论文将其经过500℃煅烧,使TiO₂微球晶型由无定型转变为锐钛矿晶型。折射率的提高使得散射作用增强,同时散射颜色发生红移,与所测透射光谱对应的颜色一致。在光化学领域,因其电子-空穴复合率高、带隙较宽以及低吸附能力等缺点,使TiO₂在光催化应用中受到限制。掺杂贵金属纳米粒子可以抑制光生载流子的复合,但极大地增加了成本。光子晶体（PC）的光子带隙（PBG）结构禁止特定波长的光传播,利用这一特点可以有效地降低有机染料光生电子-空穴的复合。同时金属Ni具有成本低、较高的CO₂吸附亲和力,能够替代贵金属应用于光催化还原CO₂。本论文利用光子晶体抑制有机染料光生电子-空穴复合的特点,结合Ni较高的CO₂吸附亲和力,制备SiO₂@Ni/TiO₂光子晶体（SiO₂@Ni/TiO₂ PC）,用于提高TiO₂光催化还原CO₂的催化活性。以SiO₂微球为模板在水热条件下制备了单分散的SiO₂@NiSiO₃微球,利用浸渍提拉法将其组装为光子晶体,然后在其空隙中填充TiO₂前驱体,最后在高温还原气氛中制备SiO₂@Ni/TiO₂ PC。以SiO₂@Ni/TiO₂ PC作为光催化剂,三联吡啶钌为光敏剂,三乙醇胺为牺牲剂组成光催化反应体系将CO₂还原为CO。证实了当SiO₂@Ni/TiO₂的光子带隙与光敏剂电子-空穴复合能匹配时,能够有效地抑制光敏剂的激发态电子-空穴的复合,同时增大比表面积加强了对CO₂的吸附,提高了光催化还原性能,这为光催化还原CO₂领域提供了新的解决思路。