光觸媒的作用與TiO2介紹

化學反應上，觸媒是自己本身在反應的前後沒有變化，而是增加化學反應效果的物質；因些當光接觸到觸媒本身時，觸媒本身不發生變化，而是被反應物與光發生變化，所以稱為光觸媒，而平時若缺乏光觸媒時，光與被反應物不會發生化學變化。
如三氯乙烯與光觸煤TiO2的反應：在UV光下
CHCl=CCl2＋4H2O＋6H＋ → 2CO2＋3HCl＋6H＋
納米TiO2為n型半導體材料，在光照條件下尤其是在紫外光照射下而其band gap(3~3।2ev) 以上，傳導帶的光生電子(e-)與價電子帶的空穴 ( h+ ) 會因此而生成，因而引起光觸媒反應，而 e- 和 h+ 與吸附在 TiO2 表面上的 H2O 、O2 等發生作用生成·OH 、O2- 等活性基團；而 TiO2 因由這些反應，會形成很強的氧化分解力和超親水性的化學現象。
OH 基團有很強的氧化能力，而且對作用物幾乎無選擇性，能將有機物氧化、分解，最終分解為 CO2 和 H2O ，這就是 TiO2 微粒的光催化特性，這個特性就是淨化空氣和除臭的關鍵。

光觸媒光反應所生的價電子帶的空穴 ( h+ )，會被表面擴散的格子氧氣補捉到而形成 OH 離子，或是直接將吸附著物質氧化，價電子帶的空穴被格子氧氣補捉到時Ti－O 之間的結合距離變長，氧氣缺陷配位的．OH基和 TiO2的相互作用，因光照射而減弱；此時，吸著水和 Ti 的配位而形成新的表面．OH基，使 TiO2 表面的 ．OH基密度增加。
光暗時，隨著表面．OH基的減少， TiO2 表面會漸漸回到原來親水性不高的表面，光生成的表面．OH基；因熱力學的不安定的準安定狀態，光照射後的氧化表面自由能，比照射前會變高，親水性就高了起來。