光觸媒光催化氧化是以N型半導體的能帶理論為基礎,半導體材料具有與金屬不同的不連續(xù)能帶結構,一般由填滿電子的低能價帶和含有空穴的高能導帶構成,價帶和導帶之間存在禁帶。當用能量等于或大于禁帶寬度(又稱帶隙)的光照射時,價帶上的電子(eˉ)會被激發(fā)躍遷至導帶,在價帶上產生相應的電子空穴(h+)并在電場的作用下分離遷移到表面。
熱力學理論表明,分布在表面的光生空穴因具有很強的吸電子能力,可將吸附在TiO2表面上的OH-和H2O分子氧化成羥基自由基等。羥基自由基的氧化能力極強,可強效分解各種具有不穩(wěn)定化學鍵的有機化合物和部分無機物,將其最終降解為H2O、CO2等無害的小分子物質,并可破壞細菌的細胞膜和凝固病毒的蛋白質載體。
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