在光催化过程中,主要包括了光吸收、电荷分离和表面氧化还原反应等三个步骤,其中最为关键的是电荷分离这一步。铁电材料因具有自发极化和内建电场,在光催化中具有极大潜力,然而铁电光催化剂的电荷分离效率远低于预期,其电荷机制也鲜有研究,这极大的限制了对铁电光催化剂中电荷分离机制的认识和高效铁电光催化剂的设计。本论文中,我们利用高空间分辨的表面光电压技术对铁电光催化剂中电荷分离驱动力进行了深入研究,并在此基础上发展了高效铁电光催化剂的设计策略。主要内容如下所示:（1）利用高空间分辨的表面光电压技术证实了铁电单畴粒子可以直接将光生电子和空穴分别分离到两个对称的晶面上。定量研究表明电荷分离驱动力随着粒子沿着极化方向的厚度的增加而增加:退极化场是单畴铁电粒子中的主要电荷分离驱动力;退极化场强度在一定尺寸范围内为定值;随着粒子厚度增大,粒子两个面之间的电势差也随之增加,即电荷分离驱动力增加。与此同时,催化剂的光催化活性也提高了近5倍。（2）研究了铁电/金属异质结,发现铁电半导体中的光生电荷在金属周围聚集的现象。结果表明,光生电荷聚集的现象和铁电/金属异质结的势垒无关,电荷聚集的浓度和氧空位浓度正相关,电荷聚集的范围和氧空位浓度负相关。界面处极高的电荷浓度(10¹⁹ cm^-3)得益于铁电半导体中的弹道传输机制和氧空位的碰撞电离。基于该驱动力设计的铁电薄膜,其光电流增大近5倍。（3）研究了铁电中的体光伏效应,揭示了铁电光催化剂中的体光伏效应对电荷分离的影响。体光伏效应存在两种机制,即弹道传输机制和漂移机制。结果表明,在铁电光催化剂中,漂移机制与弹道传输机制分离电荷方向相反。体光伏效应并不总是对铁电光催化剂的电荷分离有利。