光催化是什麼意思

光催化（Photocatalysis）是一種化學反應加速過程，它利用光線（通常是紫外線）來激活半導體材料，使其產生電子-空穴對。這些電子-空穴對能夠促進氧化還原反應，進而加速化學反應的進行。光催化的半導體材料通常具有導帶底和價帶頂分別比光反應中使用的電子受體和供體的能級更低的特性。

在光催化過程中，當半導體材料吸收光子能量大於其帶隙能量時，電子從價帶躍遷到導帶，同時在價帶留下空穴。電子-空穴對可以在半導體表面參與氧化還原反應，進而促進化學反應的進行。光催化的應用非常廣泛，包括水淨化、空氣淨化、光電轉換、光化學合成等。

其中，最著名的光催化材料是二氧化鈦（TiO2），它是一種價廉、穩定且高效的半導體光催化劑。當二氧化鈦受到紫外線照射時，它可以分解水分子產生氫氧自由基（·OH）和氫氣，氫氧自由基具有很強的氧化能力，可以降解水中的有機污染物，殺死微生物，從而達到淨化水的目的。

除了二氧化鈦，還有其他一些半導體材料也可以用作光催化劑，如氧化鋅（ZnO）、硫化鎘（CdS）、鈣鈦礦型半導體等。這些材料在不同波長的光照下具有不同的光催化活性，因此選擇適當的光催化劑和光源是光催化技術應用的重要因素。