半导体材料能作为光催化剂是由其本身的光电特性所决定的

半导体材料能作为光催化剂原因

半导体材料能作为光催化剂是由其本身的光电特性所决定的。半导体粒子的能带结构，一般由低能的价带和高能的导带构成，价带和导带之间存在禁带。当能量大于或等于能隙的光（hv≥Eg）照射到半导体时，半导体微粒吸收光，产生电子-空穴对。电子-空穴对一般有皮秒的寿命，足以参与氧化还原反应，还原和氧化污染物。光致空穴具有很强的得电子能力，具有强氧化性，可夺取半导体颗粒表面有机物或溶剂中的电子，使原本不吸收光的物质被活化氧化。强氧化剂光生空穴和羟基自由基氧化有机物，生成有机自由基，接着在分子氧存在的情况下并氧化成氧自由基，这些中间体经过热力学反应进行氧化降解，成为水、二氧化碳以及矿化物。
在光照下，如果光子的能量大于半导体禁带宽度，其价带上的电子（e-）就会被激发到导带上，同时在价带上产生空穴（h+）。激发态的导带电子和价带空穴又能重新合并，并产生热能或其他形式散发掉。当催化剂存在合适的俘获剂、表面缺陷或者其他因素时，电子和空穴的复合得到抑制，就会在催化剂表面发生氧化—还原反应。价带空穴是良好的氧化剂，导带电子是良好的还原剂，在半导体光催化反应中，一般与表面吸附的H2O，O2反应生成氧化性很活波的羟基自由基（•OH）和超氧离子自由基（•O2-）。能够把各种有机物氧化直接氧

羟基自由基化成CO2、H2O等无机小分子，而且因为他们的氧化能力强，使一般的氧化反应一般不停留在中间步骤，不产生中间产物。

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