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光催化原理是基于光催化劑在光照的條件下具有的氧化還原能力，從而可以達到凈化污染物、物質合成和轉化等目的。通常情況下，光催化氧化反應以半導體為催化劑，以光為能量，將有機物降解為二氧化碳和水。
光催化的原理是利用光來激發二氧化鈦等化合物半導體，利用它們產生的電子和空穴來參加氧化—還原反應。 當能量大于或等于能隙的光照射到半導體納米粒子上時，其價帶中的電子將被激發躍遷到導帶，在價帶上留下相對穩定的空穴，從而形成電子—空穴對。由于納米材料中存在大量的缺陷和懸鍵，這些缺陷和懸鍵能俘獲電子或空穴并阻止電子和空穴的重新復合。這些被俘獲的電子和空穴分別擴散到微粒的表面，從而產生了強烈的氧化還原勢。
光催化凈化技術具有室溫深度氧，二次污染小，運行成本低和可望利用太陽光為反應光源等優點，所以光催化特別合適室內揮發有機物的凈化，在深度凈化方面顯示出了巨大的應用潛力。
限制光催化應用的原因：
1.光腐蝕
2.光催化劑本身的吸光率和評價中使用光源的波長與強度
3.光催化反應中電子空穴再結合的防止
4.氧化反應開始后的后續反應難以控制
5.比表面積不足
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