光電催化是光催化與電催化的結(jié)合,，可將兩種技術的優(yōu)點體現(xiàn)。 

與光催化相比,，光電催化反應中,，光電可利用太陽光照射產(chǎn)生光生電子，提高反應活性和催化效率,。 

與電催化相比,，光電催化反應大大降低了外部能量的注入，可有效減少能源消耗和環(huán)境污染,。 

光電催化還可以將因能帶結(jié)構的失配而不適用于光催化的催化劑,，在適當?shù)耐饧与妷簵l件下適用于光電催化。

光電催化反應可根據(jù)反應物質(zhì)和反應類型的不同,，分為光電催化分解水制氫,、光電催化降解、光電催化二氧化碳還原,、光電催化氮還原合成氨等等,。

光電催化反應過程是在有光照射作用下的電化學過程，是因吸收光使電子處于激發(fā)狀態(tài),，產(chǎn)生電荷傳遞的過程,。由于半導體材料存在禁帶，價帶電子與導帶電子之間的相互作用很弱,，受到光的激發(fā)以后,，半導體的價帶電子進入導帶，并在價帶留下空穴,，引發(fā)光電化學反應,。

圖1. 三種常見的光電催化反應池 (a)光陽光電催化反應池；(b)光陰光電催化反應池,；(c)串聯(lián)光電催化反應池

光電催化是光催化與電催化的結(jié)合,，可將兩種技術的優(yōu)點體現(xiàn)。 

基于半導體材料的光電催化反應池主要包含四個部分： 

1. 光電：也稱工作電,，是光電催化反應池中的核心部件,，由用于捕獲光能量的半導體材料構成。 

一般情況下,，將n型半導體薄膜/導電基底稱為光陽,，p型半導體薄膜/導電基底稱為光陰。 

常見的光電制備方式是將光電半導體材料附著于氧化銦錫（ITO）或摻氟氧化錫（FTO）等有著較低功函數(shù)的透明導電氧化物鍍膜玻璃上,，將光電夾持在如圖2（a）所示的電夾具上使用,。 

2. 對電：若只研究單一光陽或光陰時，需要引入對電來充當另一半的半反應場所。對電通常選用具有良好電荷傳輸性能和較低反應過電勢的材料,，一般為Pt電,，如圖2（b）所示。 

3. 參比電：為確保施加在光電上的電位準確穩(wěn)定,，通常會加裝參比電,，將整個光電催化反應池構建成三電體系。參比電可選擇Ag/AgCl電,、Hg/Hg₂Cl₂電或Hg/HgO電,，如圖2（c）所示。 

4. 適當?shù)碾娊赓|(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液在光電催化反應反應池中起聯(lián)通電路的作用,，需要具有良好的離子電導率,。

根據(jù)光電催化反應中光電材料性質(zhì)的不同，電解質(zhì)溶液的pH值和構成電解質(zhì)溶液的離子類型也不盡相同,。 

在選擇電解質(zhì)溶液時需要注意的是,，要確保所選的電解質(zhì)溶液不與所選用的參比電發(fā)生反應。 

電解質(zhì)溶液可分為三種：

 1）酸性電解質(zhì)溶液：H₂SO₄溶液等,； 

2）中性電解質(zhì)溶液：Na₂SO₄溶液,、K₂SO₄溶液等； 

3）堿性電解質(zhì)溶液：NaOH溶液,、KOH溶液等,。

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