光電催(cuī)化是(shì)光催化(huà)與電(diàn)催(cuī)化(huà)的結合，可將兩種(zhǒng)技術的(dí)優點(diǎn)體(tǐ)現(xiàn)。 

與光催化相比(bǐ)，光(guāng)電催化(huà)反(fǎn)應中，光電可(kě)利用(yòng)太(tài)陽(yáng)光照射產生光生(shēng)電(diàn)子(zǐ)，提高反應活(huó)性(xìng)和催化效率。 

與電催(cuī)化相比，光電催化(huà)反(fǎn)應大大降低了(liǎo)外部能量的注入，可(kě)有(yǒu)效(xiào)減(jiǎn)少能源(yuán)消(xiāo)耗和環境汙(wū)染。 

光電催化(huà)還可(kě)以(yǐ)將因能帶結(jié)構的失(shī)配而不適用於光催(cuī)化的(dí)催化(huà)劑，在(zài)適當(dāng)的外加(jiā)電壓(yā)條(tiáo)件下(xià)適用(yòng)於(yú)光(guāng)電催(cuī)化。

光電(diàn)催(cuī)化反應可根(gēn)據反(fǎn)應(yīng)物(wù)質(zhì)和(hé)反應類(lèi)型的不同(tóng)，分為(wéi)光電(diàn)催化(huà)分解(jiě)水(shuǐ)製氫，光電催化降解(jiě)，光電催化二(èr)氧化碳(tàn)還(huán)原，光電催(cuī)化氮還原合(hé)成(chéng)氨等(děng)等(děng)。

光電(diàn)催化(huà)反應(yīng)過程(chéng)是在有光(guāng)照(zhào)射作(zuò)用下的電(diàn)化學(xué)過(guò)程，是(shì)因吸(xī)收光使電子處(chǔ)於激發狀(zhuàng)態，產生電(diàn)荷傳(chuán)遞的過程。由於半導體材(cái)料存(cún)在(zài)禁帶(dài)，價帶(dài)電(diàn)子與導帶電子之間(jiān)的相互作用很(hěn)弱(ruò)，受到(dào)光的激(jī)發以後(hòu)，半導體的價帶(dài)電子進入(rù)導(dǎo)帶(dài)，並在(zài)價帶(dài)留(liú)下空穴(xué)，引發(fā)光電(diàn)化(huà)學反應(yīng)。

圖1. 三種(zhǒng)常見(jiàn)的(dí)光(guāng)電催化反(fǎn)應池 (a)光陽光(guāng)電催(cuī)化(huà)反(fǎn)應(yīng)池(chí)；(b)光陰(yīn)光電催(cuī)化反應(yīng)池(chí)；(c)串聯(lián)光(guāng)電(diàn)催(cuī)化反應池

光電(diàn)催化(huà)是(shì)光(guāng)催化(huà)與(yǔ)電(diàn)催(cuī)化的結合，可(kě)將(jiāng)兩種(zhǒng)技(jì)術的優點(diǎn)體現。 

基(jī)於半(bàn)導體(tǐ)材料(liào)的光電催(cuī)化(huà)反應池(chí)主要(yào)包含四個(gè)部分： 

1. 光(guāng)電：也稱工作(zuò)電(diàn)，是光電催(cuī)化反(fǎn)應(yīng)池(chí)中(zhōng)的(dí)核心(xīn)部(bù)件(jiàn)，由用(yòng)於(yú)捕獲(huò)光能(néng)量的(dí)半導體材料(liào)構成。 

一(yī)般情(qíng)況下，將n型半導(dǎo)體薄(báo)膜(mó)/導電(diàn)基底(dǐ)稱為光陽(yáng)，p型(xíng)半導體(tǐ)薄(báo)膜(mó)/導電基底(dǐ)稱為(wéi)光(guāng)陰。 

常(cháng)見(jiàn)的(dí)光(guāng)電(diàn)製(zhì)備(bèi)方式是(shì)將光(guāng)電半導體材(cái)料附著(zhuó)於(yú)氧化銦錫（ITO）或(huò)摻氟(fú)氧化錫（FTO）等有著較(jiào)低(dī)功(gōng)函(hán)數的(dí)透明(míng)導(dǎo)電氧化物(wù)鍍膜玻(bō)璃(lí)上，將光(guāng)電夾(jiā)持(chí)在如(rú)圖(tú)2（a）所(suǒ)示(shì)的(dí)電(diàn)夾(jiā)具(jù)上使用。 

2. 對(duì)電(diàn)：若隻研究單一光(guāng)陽(yáng)或光(guāng)陰(yīn)時，需要(yào)引入(rù)對(duì)電來(lái)充當(dāng)另(lìng)一半(bàn)的半反(fǎn)應場所。對電(diàn)通常選用具有(yǒu)良(liáng)好電荷(hé)傳輸性能(néng)和較低(dī)反應過電勢的(dí)材料，一(yī)般為Pt電，如圖(tú)2（b）所(suǒ)示。 

3. 參比電：為確保(bǎo)施加在光電上(shàng)的(dí)電位準確穩定，通(tōng)常(cháng)會(huì)加(jiā)裝參比電(diàn)，將整(zhěng)個(gè)光電(diàn)催化(huà)反應(yīng)池(chí)構建(jiàn)成(chéng)三電(diàn)體係(xì)。參比電可(kě)選擇Ag/AgCl電，Hg/Hg₂Cl₂電(diàn)或Hg/HgO電(diàn)，如(rú)圖(tú)2（c）所示。 

4. 適(shì)當(dāng)的電解質溶液：電(diàn)解質(zhì)溶液(yè)在光電(diàn)催(cuī)化反應反應池(chí)中起聯通電(diàn)路(lù)的作(zuò)用，需(xū)要(yào)具(jù)有(yǒu)良好的(dí)離子電導(dǎo)率。

根據(jù)光(guāng)電催(cuī)化反應中(zhōng)光電材料(liào)性質(zhì)的不同(tóng)，電解(jiě)質溶液的pH值(zhí)和構成(chéng)電(diàn)解質溶液的(dí)離(lí)子類型也(yě)不(bù)盡相(xiāng)同。 

在選擇電解質(zhì)溶(róng)液(yè)時需(xū)要注意(yì)的(dí)是(shì)，要(yào)確保(bǎo)所選(xuǎn)的電解(jiě)質溶(róng)液(yè)不與所選(xuǎn)用(yòng)的(dí)參比電(diàn)發生反(fǎn)應(yīng)。 

電解質溶(róng)液(yè)可(kě)分為(wéi)三(sān)種(zhǒng)：

 1）酸(suān)性電解質(zhì)溶液(yè)：H₂SO₄溶(róng)液等； 

2）中性(xìng)電(diàn)解質(zhì)溶液：Na₂SO₄溶液(yè)，K₂SO₄溶(róng)液(yè)等； 

3）鹼性(xìng)電(diàn)解質溶(róng)液：NaOH溶液(yè)，KOH溶液(yè)等。

圖2. (a)電夾具；(b)Pt電(diàn)；(c)Hg/Hg₂Cl₂電；(d)Ag/AgCl電(diàn)