吕奎霖

（1中国建材检验认证集团股份有限公司 北京 100024）

（2中国建筑材料科学研究总院有限公司＜绿色建筑材料国家重点实验室＞ 北京 100024）

1 光催化技术研究概况

如今，人类社会的发展已经受到了世界能源短缺和严重环境污染问题的极大影响。来自世界各地的政府和科学家正在寻找绿色和可持续的方法来解决上述问题。在潜在的技术解决方案中，基于半导体材料的光催化反应被认为是当下最有效的一个能够解决能源和环境问题的方法[1]。半导体光催化使用不竭的阳光作为反应的驱动力，并使用廉价且无害的半导体材料作为催化反应介质，是清洁、安全且低成本的技术。大多数光催化剂具有特殊的电子结构和半导体材料独特的光学特性[2-3]。其优势为解决人类社会发展问题提供了一个很好的方案。

2 半导体光催化原理

半导体光催化是将半导体材料作为介质，以太阳光驱动其反应。促进反应的过程是指利用光能在物质之间转换的过程。在这个过程中，光能转化为化学能[4]。反应机理如图1所示。带隙结构是半导体材料自身所有的，在特定波长范围内可以对太阳光进行响应。因此，其在特定波长范围的光激发下会产生光生载流子、光生电子和光生空穴。光生电子将集中在半导体的导带（CB）上，而光生空穴将集中在半导体的价带（VB）上，形成氧化还原体系，生成羟基自由基（·OH）和超氧离子自由基（·O：）[5]。

图1 半导体光催化原理示意图

H2O，OH-和O2能很好抑制电子空穴。……