納米光催化劑是污染物的克星，其作用機理簡單來說（如下圖所示）就是：納米光催化劑在特定波長的光的照射下受激生成"電子一空穴"對（一種高能粒子），這種"電子一空穴"對和周圍的水、氧氣發(fā)生作用后，就具有了極強的氧化－還原能力，能將空氣中甲醛、苯等污染物直接分解成無害無味的物質(zhì)，以及破壞細菌的細胞壁，殺滅細菌并分解其絲網(wǎng)菌體，從而達到了消除空氣污染的目的。

光催化作用簡圖

具體來說（見下圖），在光照下，如果光子的能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度，其價帶上的電子（e-）就會被激發(fā)到導(dǎo)帶上，同時在價帶上產(chǎn)生空穴（h+）。光生空穴有很強的氧化能力，光生電子具有很強的還原能力，它們可以遷移到半導(dǎo)體表面的不同位置，與表面吸附的污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

光催化空氣凈化作用機理示意圖

采用納米半導(dǎo)體粒子作為光催化劑的理論基礎(chǔ)在于：一方面，量子尺寸效應(yīng)會使半導(dǎo)體能隙變寬，導(dǎo)帶電位變得更負，而價帶電位變得更正。這便使其獲得了更強的氧化還原能力；另一方面，納米粒子的比表面積遠遠大于常規(guī)材料，一粒大米粒大小的納米材料其表面積會相當(dāng)于一個足球場那么大，高比表面使得納米材料具有強大的吸附污染物的能力，這對提高催化反應(yīng)的速度是十分有利的；而且，粒徑越小，電子與空穴復(fù)合幾率越小，電荷分離效果越好，從而導(dǎo)致催化活性的提高。

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