光触媒的电子结构为一满的价带和空的导带，在大于其带隙能的光照条件下，电子就可从价带激发到导带，同时在价带产生相应的空穴，即光生载流子，并迅速迁移到其表面。当存在适合俘获剂时，电子和空穴的合并受到抑制，就可在表面发生氧化还原反应。空穴一般与表面吸附的水（H20）或氢氧离子（OH－）反应形成具有强化性的氢氧自由活性基（OH），电子则与表面吸附的氧分子反应，生成超级阴氧离子自由基（O2－）。氢氧自由活性基也可相互合并生成双氧水。这些反应物，具有强大的反应能量，可迅速地杀灭病菌，病毒，分解矿化有机分子如苯、醛、氨类，使其无毒无害。当污染物以及细菌、病毒出现在其表面时，就会发生链式降解反应。
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