光电化学反应釜核心机理：光-电协同催化作用机制

　　光电化学反应釜的核心机理在于光-电协同催化作用机制，该机制通过整合光催化与电催化的优势，实现高效、可控的化学反应。其作用过程可分为光激发、电场调控及协同反应三个关键阶段。

　　光激发阶段是反应的能量输入起点。当特定波长的光（如紫外光、可见光）照射到半导体光电极（如TiO₂、BiVO₄）表面时，半导体吸收光子能量，价带电子跃迁至导带，形成光生电子-空穴对。这一过程与光化学反应釜中单纯利用光能激发分子不同，光电催化通过半导体材料的光电特性，将光能转化为可分离的载流子，为后续反应提供活性物种。

　　电场调控阶段是提升反应效率的核心。外加偏压通过外电路定向驱动光生电子迁移至阴极，空穴则滞留于阳极表面。这种空间分离机制有效抑制了电子-空穴复合，延长了载流子寿命。例如，在光催化分解水制氢反应中，电场驱动光生电子在阴极还原质子生成氢气，空穴在阳极氧化水分子生成氧气，反应效率较单纯光催化提升数倍。

　　协同反应阶段体现了光-电协同的优势。光生载流子与外加电场共同驱动氧化还原反应，实现多电子转移过程的精准调控。以CO₂还原为例，光生电子在阴极表面将CO₂还原为甲醇、甲酸等燃料，而空穴在阳极氧化水分子提供质子，形成完整的电子-质子循环。这种协同作用不仅降低了反应活化能，还通过空间分离氧化还原位点，抑制了逆反应，显著提高了目标产物选择性。

　　光电化学反应釜通过光-电协同催化机制，实现了光能高效转化与电场精准调控的有机结合，为绿色能源合成、环境污染物降解等领域提供了创新技术平台。