1.2    半导体光催化原理

半导体能带理论可以很好的解释光催化剂的催化机理。我们知道，半导体的能带由价带和导 带构成。导带和价带之间的差值便是禁带宽度 Eg。当半导体受光照射时，假如入射光的能量 大于或者等于其禁带宽度 Eg 时，原先处于价带上的电子便会吸收能量，被激发到导带上，同 时在价带上电子原来所在的位置生成一个空穴，形成电子-空穴对。换句话讲，禁带宽度 Eg 决 定其能吸收的最长波长，即反映出其光响应范围。如下图所示：

图 1.1 半导体光催化原理图[20]

由图 1.1 可知，在光的照射下，价带电子跃迁到导带，价带相应的位置便会产生对应的空 穴。电子-空穴对能够直接还原、氧化污染物，此外空穴会把周围的氧气和水分子激发成极具 活性的·OH 自由基及·O2-自由离子基，这些氧化力极强的自由基可以完成对有害物质的降解。 另外，如果我们能够调节半导体材料的禁带宽度，使其远小于 3.0 eV，就可以实现让该催化剂在可见光照射下发生光反应降解。

1.3    铁酸锌

当考虑选择何种光催化剂时，材料所能吸收的波长取决于材料的带隙。由于 E=h 可见光驱动的铁酸锌半导体的合成及其催化性能和机理的研究(3):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205649.html