在能源短缺和环境污染的时代背景下,利用光催化材料将太阳能转变成特定的化学能是一种具有前景的技术手段。然而,光生载流子的复合严重地降低了材料的催化活性,限制了光催化技术的工业级应用。为了提高光生电子和空穴的分离效率,科研工作者们尝试了许多措施,如负载助催化剂,掺杂金属离子或单质以及优化催化剂的合成条件等。尽管这些处理方式能够显著改进合成材料的光催化性能,但是昂贵的成本以及复杂繁琐的制备过程限制了它的实际应用。因此,我们需要探索出一种简便且具有巨大应用前景的技术手段来应对这一问题。本论文研究工作中,我们将“微电场”这一概念引入到光催化领域,并借助微电场对电子和空穴的原位驱动作用,加速了光生载流子的相互分离,继而提升了合成材料的光催化性能。由于光生电子和空穴的复合得到了抑制,更多的电子迁移至光催化材料的表面,提高了光催化剂表面的局部电子密度,因此在产物产率提升的同时,催化进程朝着多电子反应的方向进行。这样一种新颖且操作简便的能量转换技术不仅能够提升合成材料的光催化活性,而且可以在改变催化反应的选择性以及收集自然界中存在的机械振动方面展现出巨大的应用前景。围绕着“微电场”的建立与应用,我们开展了以下工作:合成了具有不同形貌的ZnO压电材料,并考察了超声波对材料光催化还原二氧化碳性能的影响。超声波能够引起具有压电作用的催化剂产生压电效应,增大材料表面的光生电子密度,并提升甲烷的选择性产率。这种利用压电效应富集光生电子的催化改性手段能够为促进多电子反应的进行提供额外的驱动力。同时还合成了NaNbO₃-CdS复合半导体,并对所合成的材料进行了光催化产氢性能的测试。NaNbO₃铁电材料内部存在的自发极化电场可以驱动CdS半导体内部光生载流子的相互分离,并提升复合材料的光催化产氢活性。这种特殊的材料复合方式有望为高效光催化剂的设计与使用提供一些新的策略。