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二氧化钛光催化原理[12]如下：TiO2属于一种n型半导体材料，它的禁带宽度为3.2ev（锐钛矿）,当它受到波长小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越迁至导带[13]形成强还原性的导带电子，同时在价带上产生一个强氧化性的禁带空穴。前带也会相应改变。
空穴由禁带吸附纳米二氧化钛表面的外来物质，从而使电子发生氧化反应，电子受体吸附到电子而被还原，生成强氧化自由基，从而使该氧化还原反应得以持续进行。
与电子相比较而言，光生空穴具有更大的反应活性，因此就使得带有禁带的二氧化钛具有更高的催化活性。
反应过程如下[14]：
TiO2 + hv → h+ +e- (1) h+ +e- → 热能 (2)
h+ + OH- →•OH (3) h+ + H2O →•OH + H+ (4)
e- +O2 → O2- (5) O2 + H+ → HO2• (6)
2 H2O•→ O2 + H2O2 (7) H2O2 + O2 →•OH + H+ + O2 (8)
•OH+dye→•••→CO2+H2O (9) H++dye→•••→CO2+H2O (10)
由上述这些反应可以得出,TiO2光催化降解有机物的反应，实质上也就是一种自由基的反应。
Ti02主要有两种晶型—锐钛矿型和金红石型，锐钛矿型和金红石型均属四方晶系[15]，图1-2为两种晶型的单元结构，在这两种晶型中，锐钛矿有较高的光催化活性[16]
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