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光催化
光催化研究主要包括光催化二氧化碳還原制備碳氫化合物燃料（如甲烷、甲醇等）、光催化分解水制氫、光催化降解污染物等。光催化劑的材料幾乎都是固體半導體，因此光催化又稱半導體光催化。光催化的核心是光催化材料，光催化材料在光照射下自身不起變化，就像植物的光合作用中的葉綠素。光催化作用的原理是在一定波長光的照射下，半導體催化材料價帶電子被激發躍遷到導帶上，產生光生電子-空穴對，利用光生電子和空穴分別參加氧化還原反應從而實現太陽能向化學能的轉換。已知光催化材料幾乎涵蓋了元素周期表中的s、p、d區及鑭系元素。如:s區有鈉、鉀、鍶等；p區有鎵、銦、鍺、鉍等；d區有鈦、鈮、鈷、鋅等；鑭系有鑭、鈰、釤等。復合使用、擔載或摻雜以上材料能提高光催化材料的活性。光催化材料應用廣泛，其中二氧化鈦在太陽光或室內熒光燈照射下能抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、凈化空氣，為人們帶來健康、清潔的環境。
自然界中最典型的光催化過程即為綠色植物的光合作用。其基本原理是：綠色植物、藻類和某些細菌在可見光的照射下，經過光反應和暗反應，利用葉綠素等光合色素，將二氧化碳（或硫化氫）和水轉化為葡萄糖、淀粉等有機物，并釋放出氧氣（或氫氣），光合作用是一系列復雜的代謝反應的總和。它是自然界賴以生存的基礎，也是地球碳、氧循環的重要媒介。
