铁电光催化反应为实现高效太阳能转换提供了新的思路

太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。

第一种：光-热转换：通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电。

第二种：光-化学转换：包括半导体电极产生电而电解水制氢、利用氢氧化钙或金属氧化物热分解储能等。

第三种：光-电转换：太阳能与电能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，又称太阳能光伏技术。

近期，中科院大连化学物理研究所提出了一种在铁电半导体的正、负畴区构筑电荷收集纳米结构的方法，通过高效收集和利用光生电子和空穴，实现了铁电光催化剂的全分解水反应。该成果为高效利用铁电材料中高能光生电荷、实现高效太阳能转换提供了新的思路和方法。

铁电材料是具有铁电效应的一类材料，它是热释电材料的一个分支。铁电材料及其应用研究已成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。晶体，其原因在于他们具有相当优异的性能。许多电光晶体、压电材料就是铁电晶体。铁电晶体无论在技术上或理论上都具有重要的意义。

在某一温度以上，铁电材料的自发极化即消失，此温度称为居里点。它是由低温的铁电相改变为高温的非铁电相的温度。典型铁电材料有：钛酸钡(BaTiO3)、磷酸二氢钾(KH2PO4)等。过去对铁电材料的应用主要是利用它们的压电性、热释电性、电光性能以及高介电常数。由于新铁电材料薄膜工艺的发展，铁电材料在信息存储、图像显示和全息照相中的编页器、铁电光阀阵列作全息照相的存储等已开始应用。

光催化是利用光来激发二氧化钛等化合物半导体，利用它们产生的电子和空穴来参加氧化—还原反应。 当能量大于或等于能隙的光照射到半导体纳米粒子上时，其价带中的电子将被激发跃迁到导带，在价带上留下相对稳定的空穴，从而形成电子—空穴对。由于纳米材料中存在大量的缺陷和悬键，这些缺陷和悬键能俘获电子或空穴并阻止电子和空穴的重新复合。这些被俘获的电子和空穴分别扩散到微粒的表面，从而产生了强烈的氧化还原势。

光催化原理是基于光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力，从而可以达到净化污染物、物质合成和转化等目的。通常情况下，光催化氧化反应以半导体为催化剂，以光为能量，将有机物降解为二氧化碳和水。因此光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术，对室内空气质量的改善已得到国际学术界的认可。

光催化剂的种类其实很多，包括二氧化钛，氧化锌，氧化锡，二氧化锆，硫化镉等多种氧化物硫化物半导体，另外还有部分银盐，卟啉一等也有催化效应，但他们基本都有一个缺点-----存在损耗，即反应前和反应后其本身会出现消耗，而且它们大部分对人体都有一定的毒性。所以，21世纪所知的最有应用价值的光催化材料，就是二氧化钛。

铁电半导体是铁电体同时又具有半导体的物理性质，铁电半导体物理学是60年代初发展起来的铁电物理学的一个新领域· 由于能隙宽度Eg的不同，铁电半导体分为宽能隙铁电半导体和窄能隙铁电半导体·宽能隙的如钛酸钡、铌酸锂和AⅤ2BⅥ2型化合物;窄能隙的如AⅣBⅣ型半导体·是铁电体又同时是光导半导体的AⅤBⅥCⅦ型化合物的SbSI的Eg≈2eV.铁电半导体中电子体系与晶格相互作用，电子与元激发(例如软模)相互作用导致一系列的物理现象。

电荷分离是指在整个等离子体中，通常由于电子和正离子性质不同(具有不同的质量、电荷和压强等),因而在电场、磁场或重力场的作用下，获得大小与方向均不相同的速度,电子和正离子的电荷密度分布也不同，在等离子体中出现空间电荷，这种现象称为电荷分离。电荷分离是等离子体中的一种重要现象,例如，在波与不稳定性中,或者在粒子扩散过程中,它均起重要作用。

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