光催化反应的基本原理-科兴测试平台

<a style="color: #236fa1;" title="光催化反应" href="https://www.kexingtest.com/instrument/detail?id=210" target="_blank" rel="noopener">光催化反应</a>涉及光吸收、光生电子-空穴对形成、电子和空穴分离迁移、活性物种生成、氧化还原反应及催化循环维持等步骤。光催化剂通过吸收光能激发电子，形成电子-空穴对，进而与吸附物质发生反应，生成活性物种并引发氧化还原反应，实现净化污染物、物质合成和转化等目的。 光催化反应的基本原理可以详细列出如下： 光吸收：光催化剂具有吸收入射光能量的能力，特别是可见光或紫外光。当这些光照射到催化剂表面时，光子能量被催化剂吸收，这是光催化反应的第一步。 光生电子-空穴对形成：吸收光能后，光催化剂中的电子被激发从价带跃迁到导带，形成高能态的电子。同时，在价带上留下空位，这些空位被称为光生空穴。这样，光催化剂内部就形成了电子-空穴对。 电子和空穴的分离与迁移：光生电子和光生空穴在催化剂内部发生分离，并向催化剂表面迁移。电子通常迁移到催化剂表面的还原位点，而空穴迁移到氧化位点。 活性物种的生成：在催化剂表面，光生电子和光生空穴与吸附在催化剂表面的物质（如水、氧气或其他反应物）发生反应，生成具有强氧化性或还原性的活性物种。这些活性物种包括羟基自由基、超氧自由基等。 氧化还原反应的发生：活性物种与待处理的底物（如污染物、有机物等）发生氧化还原反应。这些反应可以是氧化反应、还原反应或光解反应，具体取决于底物的性质和活性物种的类型。 催化循环的维持：光催化剂能够持续参与光催化循环，通过不断吸收光能、激发电子、形成电子-空穴对、生成活性物种，并与底物发生反应，实现持续的催化效果。 综上所述，光催化反应的基本原理涉及光吸收、光生电子-空穴对的形成、电子和空穴的分离与迁移、活性物种的生成、氧化还原反应的发生以及催化循环的维持等多个步骤。这些步骤共同构成了光催化反应的核心机制，使其能够实现净化污染物、物质合成和转化等目的。