半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)通常是由一個(gè)充滿電子的低能價(jià)帶和一個(gè)空的高能價(jià)帶構(gòu)成，它們之間的區(qū)域稱為禁帶。禁帶是一個(gè)不連續(xù)區(qū)域。重慶廢氣治理發(fā)現(xiàn)，當(dāng)能量大于或等于半導(dǎo)體帶隙能的光波輻射此半導(dǎo)體催化劑時(shí)，處于價(jià)帶的電子(e)就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶上，價(jià)帶生成空穴(h+)，從而在半導(dǎo)體表面產(chǎn)生具有高度活性的空穴/電子對(duì)。

　　TiO2 的帶隙能為 3。2ev，相當(dāng)于波長(zhǎng)為 387。5nm光子的能量，當(dāng)TiO2 受到波長(zhǎng)小于 387。5nm的紫外光照射時(shí)，處于價(jià)帶的電子就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶上去，從而分別在價(jià)帶和導(dǎo)帶上產(chǎn)生高活性的光生空穴和光生電子。在電場(chǎng)的作用下，電子與空穴發(fā)生分離，遷移到粒子表面的不同位置。

　　熱力學(xué)理論表明，分布在TiO2表面的空穴可以將吸附在其表面的OH-和H2O分子氧化成·OH。而電子(e-)具有很強(qiáng)的還原性，可使得TiO2固體表面的電子受體如O2 被還原。

　　O2 既可以抑制光催化劑上電子和空穴的復(fù)合，提高反應(yīng)效率，同時(shí)也是氧化劑，可以氧化已經(jīng)羥化的反應(yīng)產(chǎn)物，是表面羥基自由基的另一個(gè)來(lái)源。

　　締合在Ti4+表面的·OH的氧化能力是水體中存在的氧化劑中最強(qiáng)的，能夠氧化大部分的有機(jī)污染物及部分無(wú)機(jī)污染物，將其最終降解為CO2、H2O等無(wú)害物質(zhì)，并且對(duì)反應(yīng)物幾乎無(wú)選擇性，因而在光催化氧化中起著決定性的作用。

　　從理論上說(shuō)，只要半導(dǎo)體吸收的光能大于等于其帶隙能，就能被激發(fā)產(chǎn)生光生電子和光生空穴，該半導(dǎo)體就可以作為光催化劑，但從實(shí)際來(lái)看，一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的半導(dǎo)體光催化劑必須具有化學(xué)穩(wěn)定性、光照穩(wěn)定性、高效性和選擇性及較寬的光譜響應(yīng)，同時(shí)還要考慮到材料成本和光匹配性等因素。