5.8.1　光催化除臭的基本原理

光催化除臭利用半导体材料所具有的光催化特性产生氧化自由基降解恶臭。半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带（valent band，VB）和空穴的高能导带（conduction band，CB）构成，价带和导带之间存在禁带，该区域的大小称为禁带宽度。当用能量等于或大于禁带宽度（也称带隙）的光照射时，价带上的电子（e）被激发跃迁至导带，在价带上产生相应的空穴（h+），并在电场作用下分离并迁移到粒子表面，从而在半导体表面产生了具有高度活性的电子—空穴对。光生空穴具有极强的得电子能力，因而具有极强的氧化性，能将其表面吸附的OH-和H2O分子氧化成具有强氧化性的·OH自由基，·OH自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能无选择地氧化大多数的有机污染物及部分无机污染物，将其最终降解为H2O、CO2等有机小分子和相应的无机离子等无害物质［105］。

在整个光催化反应中，·OH自由基起着决定性作用。半导体内产生的电子—空穴对存在着分离/被俘获与复合的竞争，电子与空穴复合的概率越小，光催化活性越高。一般认为，半导体粒子尺寸越小，电子与空穴迁移到表面的时间越短，复合的概率越小；比表面越大，越有利于反应物的吸附，从而增大反应概率。