Primero debes crear ordenadamente el Array
y luego lo pasas a JSON, el problema es que no estas guardando bien los títulos en un Aarray
para luego convertirlo:
$array = array();
$datos["Libros"] = array();
while ($row = $result$sql->fetch_assoc>fetch(PDO::FETCH_ASSOC)) {
$tmp = array();//Array que almacena los datos de la consulta
$tmp["titulo"] = $row["titulo"];//Guarda los datos en el objecto "titulo"
array_push($array,$tmp);//Crea el array con los datos del array "$tmp"
}
$datos["Libros"] = $array;
echo json_encode($datos);