光催化原理

半导体光催化剂大多是硫族化合物半导体（当前以为TiO2使用zui广泛）都具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带（ValenceBand,VB）和导带（ConductionBand,CB）之间存在一个禁带（ForbiddenBand,BandGap）。由于半导体的光吸收阈值与带隙具有式K=1240/Eg（eV）的关系,因此常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大都在紫外区域。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子（e-）和空穴（h+）。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至zui终产物CO2和H2O,甚至对一些无机物也能*分解。