面对能源短缺和环境污染两个难题,大力开发新型可持续能源具有重要作用,是目前科学研究和技术发展的主流。其中,太阳能是解决这两大问题的关键途径之一。在光催化材料中,TiO₂由于无毒无害,低成本,无二次污染而被广大学者青睐。但TiO₂本身固有的缺点如宽光子带隙、电子空穴对易复合等缺点使得其光催化效果并不理想。光子晶体是一种具有优异光物理性能的结构材料,其有序孔结构相比于一般材料具有大的比表面积,光学性能良好且可调。本论文制备了一种叠层光子晶体薄膜材料,并以此为模板结构设计制备具有可调光吸收性能的光催化材料（如叠层TiO₂反蛋白石光子晶体薄膜）,以期进一步提高TiO₂光催化效率。叠层光子晶体材料相比于一般材料具有以下优点:1.叠层光子晶体结构原理上有望实现太阳能全光谱吸收;2.大比表面积能够提供更多的活性位点;3.丰富的孔道结构有利于反应物和产物的传输和扩散;4.薄膜结构有利于光催化反应器的设计和有效利用。本论文以甲基丙烯酸甲酯（MMA）作为原料,通过无皂乳液聚合法制备了不同尺寸的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球,采用自组装方式得到单层光子晶体薄膜,然后将钛源溶液填入PMMA光子晶体间隙,经过老化,热处理后制备出TiO₂反蛋白石薄膜,并在此基础上进行不同尺寸PMMA光子晶体的叠层自组装,得到了叠层光子晶体薄膜。本论文研究重点是探索PMMA单分散微球的制备及其尺寸调控;自组装结构规整的PMMA光子晶体薄膜;钛源前驱溶液填充PMMA光子晶体间隙制备TiO₂单层反蛋白石膜结构以及构筑叠层结构。论文以制备叠层光子晶体薄膜为目标,主要取得了以下几方面的研究成果:1.制备出高质量单分散PMMA微球,并实现了球径尺寸的调控,获得了一系列球径大小的PMMA微球,为后续制备光学性能可调的叠层光子晶体薄膜奠定了基础。2.采用流动控制沉积法自组装制得高质量、稳定性好的单层PMMA光子晶体薄膜,同时考察了组装不同条件对PMMA光子晶体薄膜厚度和质量的影响,发现了制备高质量稳定的PMMA光子晶体薄膜的条件范围及薄膜厚度与组装条件的数量关系,为后续制备叠层光子晶体和反蛋白石奠定基础。3.在单层PMMA光子晶体薄膜研究的基础上,制备出高质量叠层光子晶体薄膜,并对光子晶体薄膜的光学性能进行了分析,发现叠层光子晶体薄膜的光学性能与薄膜厚度、组装结构等因素有关,为进一步研究叠层光子晶体薄膜及其催化剂奠定了基础。4.采用溶胶-凝胶法,以PMMA光子晶体为模板,考察了钛源前驱体溶液的配比、浓度以及浸渍时间等对制备TiO₂反蛋白石膜的影响,发现钛源溶液浓度为13%,醇水比为10:4,浸渍4 min时可制得质量良好的TiO₂反蛋白石薄膜。