21世紀(jì)人類社會(huì)發(fā)展迅猛，在科技和人文方面都獲得了長足的進(jìn)步，但是當(dāng)代資源和生態(tài)環(huán)境問題也日益突出，向人類提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)必須選擇的道路，而其面臨的兩大挑戰(zhàn)是能源問題和環(huán)境問題。太陽能作為一種可再生能源，具有資源豐富、廉價(jià)、清潔的特點(diǎn)，其既可免費(fèi)使用，又無須運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無任何污染，是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，如何高效地利用、轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存太陽能是21世紀(jì)科學(xué)研究中的重要課題。

自1972年HondaFujishima效應(yīng)即TiO2半導(dǎo)體電極的光催化分解水現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以來，半導(dǎo)體光催化領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和飛速的發(fā)展，這一技術(shù)為我們提供了一種理想的能源利用和治理環(huán)境污染的方法。為了揭示該過程的機(jī)理和提高TiO2的光催化效率，40多年來，物理、化學(xué)以及材料等領(lǐng)域的科學(xué)家們進(jìn)行了大量的研究工作，但前期工作大多只是涉及新能源的開發(fā)(太陽能電池)和化學(xué)儲(chǔ)能(光解水)。光催化在環(huán)境保護(hù)與治理上的應(yīng)用研究始于20世紀(jì)70年代后期，Cary和Bard利用TiO2懸浮液，在紫外光照射下降解多氯聯(lián)苯和氰化物獲得成功，被認(rèn)為是光催化在消除環(huán)境污染物方面的首創(chuàng)性研究工作。80年代初，多相光催化在消除空氣和水中的有機(jī)污染物方面取得重要進(jìn)展，成為多相光催化一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。環(huán)境友好光催化技術(shù)作為環(huán)保新技術(shù)，其實(shí)用化的研究開發(fā)受到廣泛的重視。世界上許多國家投入了大量的資金和研究力量從事光催化功能材料及相應(yīng)技術(shù)的研究及開發(fā)，涉及光催化消除環(huán)境污染物的研究報(bào)道日益增多。目前，光催化環(huán)境友好應(yīng)用研究領(lǐng)域的發(fā)展十分迅速，如光催化礦化方面的研究已應(yīng)用在水或空氣中存在的主要有機(jī)污染物，例如致癌類鹵化物、農(nóng)藥及其它有毒有機(jī)物的降解和去除中。

本書從光催化理論、光催化材料、光催化技術(shù)以及光催化應(yīng)用等多個(gè)方面對(duì)光催化進(jìn)行了深入的探討。在簡單介紹了光催化發(fā)展歷史和基本原理的基礎(chǔ)上，本書重點(diǎn)講解了光催化材料及其性能，除了經(jīng)典的TiO2光催化劑，還介紹了新型復(fù)合氧化物光催化劑，同時(shí)探討了光電協(xié)同作用、表面雜化作用等對(duì)于光催化性能提高的機(jī)理及實(shí)例，以及光催化材料性能的理論計(jì)算方法。除此之外，還詳細(xì)介紹了在光催化研究中非常重要的表征技術(shù)，包括光催化材料的表征手段以及光催化性能的評(píng)價(jià)方法。最后，介紹了光催化材料在環(huán)境以及能源等領(lǐng)域的應(yīng)用。

本書是作者所在課題組20年來在光催化領(lǐng)域研究的總結(jié)，重點(diǎn)關(guān)注于光催化材料研究及其在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，但由于目前光催化研究及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展非常迅速，作者水平和知識(shí)面有限，本書如有不當(dāng)之處還懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。