光解水，也 稱 為光催化分解水，是一 種人工光合作用，涉及 將水分解成 氫 氣和氧 氣。 這一 過程在科 學和工程 領域具有重要意 義，因 為它提供了 將太 陽能 轉化 為清 潔能源的途 徑。
光解水的原理 基於半 導 體材料的光 電效 應。 當入射光的能量大 於或 等於半 導 體的能 帶 間隙 時，光能被吸收， 導致 價 帶中的 電子 躍 遷至 導 帶， 從而 產生光生 電子和空穴。 這些 電子和空穴 遷移到材料表面，在 那裡它 們分 別 參 與 將水分子 還原成 氫 氣或氧化成氧 氣的反 應。
光解水的 過程主要 包括 三個步 驟：
光吸收：半 導 體材料吸收太 陽光或特定波 長的光。
光生 電荷 遷移：吸收的光能 導致 電子 從 價 帶 躍 遷至 導 帶，形成光生 電子和空穴。
表面氧化 還原反 應：光生 電子和空穴 遷移到材料表面， 參 與水的分解反 應，最 終 產生 氫 氣和氧 氣。
自1972年日本科 學家Fujishima和Honda首次 發 現TiO2 單晶 電 極可以光催化分解水以 來，光解水技 術已 經取得了 顯著 進展。研究者 們不 斷探索新的光催化 劑和改 進 現有技 術，以提高光解水的效率和降低成本。
總的 來 說，光解水是一 種利用太 陽能 將水分解 為 氫 氣和氧 氣的重要技 術，具有 顯著的 環保和能源 價值。然而， 該技 術仍面 臨挑 戰，如提高太 陽能的 轉 換效率和 經 濟性等。