自然界丰富多彩，每种物质都有其自身的颜色。颜色来源于物质与光的相互作用，包括吸收、反射、散射、衍射或其他作用形式。由物质本身电子结构引起的对特定波长光的吸收而产生的颜色称为化学色；由物质的物理或机械结构产生的颜色称为结构色或物理色。结构色通常由与光线波长相当的微观结构通过干涉、衍射、散射等途径对入射光线产生特定波长或特定方向的反射而产生。相比于化学色，结构色具有色彩饱和度高、结构不变永不褪色、绿色环保等优点。研究物质的结构色不仅可以揭示其产生的物理机理及调控策略，还能为具有光子晶体结构材料的设计和制备提供有价值的思路。彩色半导体材料由于其在光电领域的潜在应用得到很大的关注。目前，已报道的应用包括传感器、表面拉曼散射增强、分析、太阳能电池、偏光器、光催化等。但这方面的研究主要集中在具有化学色的半导体材料（如CdS、CdSe等），及通过半导体内部独特的能带结构吸收可见光，而以 TiO2为例的宽带半导体材料（能带大于3.0 eV）仅能通过掺杂的方式才能吸收可见光，限制了对可见光的利用。最新研究表明通过构建光子晶体，无掺杂的TiO2光子晶体由于其独特的光子能带结构也显示出色彩，为进一步研究结构色对光催化的促进作用提供了可能。　　本文介绍了一种简易的、通过溶剂热法制备由 TiO2纳米片组成的彩色TiO2薄膜的方法。通过调节薄膜厚度使具有类光栅结构的纳米片薄膜产生不同的颜色，从而选择性的吸收可见光。这种限域在薄膜内的可见光形成了较强的光场并增强了客体分子与光的相互作用，提高了对可见光的利用率。主要内容包括：⑴采用钛片、Ti源、叔丁醇和苯甲醇溶剂发生溶剂热反应，制备出TiO2彩色薄膜。通过调变 Ti源加入量、生长时间和基底，控制并优化彩色薄膜的生长条件，促进薄膜对光的选择性吸收。彩色TiO2薄膜不仅可选择性吸收可见光，还可选择性吸收近红外光。⑵探讨了彩色TiO2薄膜颜色的形成机理和发色原因。在排除了化学掺杂的同时，用结构色的模型分析了薄膜颜色的可能成因。主要涉及光的薄膜干涉和波导模式。通过两者的共同作用解释了薄膜产生颜色的原因，并用薄膜厚度解释了薄膜颜色变化的原因。⑶通过实验设计详细探究了入射光和彩色TiO2薄膜结构色耦合效应对客体分子的作用：(a)用单色光敏化降解RhB，光源、光吸收和RhB敏化特征峰越匹配的话，降解效率越高；(b)基于入射光与波导层的波导光产生耦合作用，考察客体分子 Au与耦合光作用对光电流信号的增强；(c)基于入射光与波导层的波导光产生耦合作用，考察客体分子CdSe与耦合光作用对荧光信号的增强。