21世纪人类社会发展迅猛，在科技和人文方面都获得了长足的进步，但是当代资源和生态环境问题也日益突出，向人类提出了严峻的挑战。可持续发展已经成为现代社会必须选择的道路，而其面临的两大挑战是能源问题和环境问题。太阳能作为一种可再生能源，具有资源丰富、廉价、清洁的特点，其既可免费使用，又无须运输，对环境无任何污染，是实现人类社会可持续发展的基础。因此，如何高效地利用、转化与储存太阳能是21世纪科学研究中的重要课题。

自1972年HondaFujishima效应即TiO2半导体电极的光催化分解水现象发现以来，半导体光催化领域得到了广泛的关注和飞速的发展，这一技术为我们提供了一种理想的能源利用和治理环境污染的方法。为了揭示该过程的机理和提高TiO2的光催化效率，40多年来，物理、化学以及材料等领域的科学家们进行了大量的研究工作，但前期工作大多只是涉及新能源的开发(太阳能电池)和化学储能(光解水)。光催化在环境保护与治理上的应用研究始于20世纪70年代后期，Cary和Bard利用TiO2悬浮液，在紫外光照射下降解多氯联苯和氰化物获得成功，被认为是光催化在消除环境污染物方面的首创性研究工作。80年代初，多相光催化在消除空气和水中的有机污染物方面取得重要进展，成为多相光催化一个重要的应用领域。环境友好光催化技术作为环保新技术，其实用化的研究开发受到广泛的重视。世界上许多国家投入了大量的资金和研究力量从事光催化功能材料及相应技术的研究及开发，涉及光催化消除环境污染物的研究报道日益增多。目前，光催化环境友好应用研究领域的发展十分迅速，如光催化矿化方面的研究已应用在水或空气中存在的主要有机污染物，例如致癌类卤化物、农药及其它有毒有机物的降解和去除中。

本书从光催化理论、光催化材料、光催化技术以及光催化应用等多个方面对光催化进行了深入的探讨。在简单介绍了光催化发展历史和基本原理的基础上，本书重点讲解了光催化材料及其性能，除了经典的TiO2光催化剂，还介绍了新型复合氧化物光催化剂，同时探讨了光电协同作用、表面杂化作用等对于光催化性能提高的机理及实例，以及光催化材料性能的理论计算方法。除此之外，还详细介绍了在光催化研究中非常重要的表征技术，包括光催化材料的表征手段以及光催化性能的评价方法。最后，介绍了光催化材料在环境以及能源等领域的应用。

本书是作者所在课题组20年来在光催化领域研究的总结，重点关注于光催化材料研究及其在环境领域的应用，但由于目前光催化研究及其相关技术发展非常迅速，作者水平和知识面有限，本书如有不当之处还恳请广大读者批评指正。