21世紀人類社會發(fā)展迅猛，在科技和人文方面都獲得了長足的進步，但是當代資源和生態(tài)環(huán)境問題也日益突出，向人類提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。可持續(xù)發(fā)展已經成為現(xiàn)代社會必須選擇的道路，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、清潔的特點，其既可免費使用，又無須運輸，對環(huán)境無任何污染，是實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的基礎。因此，如何高效地利用、轉化與儲存太陽能是21世紀科學研究中的重要課題。

自1972年HondaFujishima效應即TiO2半導體電極的光催化分解水現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以來，半導體光催化領域得到了廣泛的關注和飛速的發(fā)展，這一技術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理和提高TiO2的光催化效率，40多年來，物理、化學以及材料等領域的科學家們進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)和化學儲能(光解水)。光催化在環(huán)境保護與治理上的應用研究始于20世紀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污染物方面取得重要進展，成為多相光催化一個重要的應用領域。環(huán)境友好光催化技術作為環(huán)保新技術，其實用化的研究開發(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技術的研究及開發(fā)，涉及光催化消除環(huán)境污染物的研究報道日益增多。目前，光催化環(huán)境友好應用研究領域的發(fā)展十分迅速，如光催化礦化方面的研究已應用在水或空氣中存在的主要有機污染物，例如致癌類鹵化物、農藥及其它有毒有機物的降解和去除中。

本書從光催化理論、光催化材料、光催化技術以及光催化應用等多個方面對光催化進行了深入的探討。在簡單介紹了光催化發(fā)展歷史和基本原理的基礎上，本書重點講解了光催化材料及其性能，除了經典的TiO2光催化劑，還介紹了新型復合氧化物光催化劑，同時探討了光電協(xié)同作用、表面雜化作用等對于光催化性能提高的機理及實例，以及光催化材料性能的理論計算方法。除此之外，還詳細介紹了在光催化研究中非常重要的表征技術，包括光催化材料的表征手段以及光催化性能的評價方法。最后，介紹了光催化材料在環(huán)境以及能源等領域的應用。

本書是作者所在課題組20年來在光催化領域研究的總結，重點關注于光催化材料研究及其在環(huán)境領域的應用，但由于目前光催化研究及其相關技術發(fā)展非常迅速，作者水平和知識面有限，本書如有不當之處還懇請廣大讀者批評指正。