什么是半导体，什么是光催化，什么是半导体与光催化

①从物理意义上说半导体是介于导体与绝缘体之间的材料。②光催化是在一定波长光照条件下,半导体材料发生光生载流子的分离,然后光生电子和空穴在与离子或分子结合生产具有氧化性或还原性的活性自由基,这种活性自由基能将有机物大分子降解为二氧化碳或其他小分子有机物以及水。③在反应过程中这种半导体材料也就是光催化剂本身不发生变化.一般用于做光催化剂进行光催化反应的材料都是半导体材料或具有半导体特性的物质。

从物理意义上说半导体是介于导体与绝缘体之间的材料，光催化是在一定波长光照条件下，半导体材料发生光生载流子的分离，然后光生电子和空穴在与离子或分子结合生产具有氧化性或还原性的活性自由基，这种活性自由基能将有机物大分子降解为二氧化碳或其他小分子有机物以及水，在反应过程中这种半导体材料也就是光催化剂本身不发生变化。一般用于做光催化剂进行光催化反应的材料都是半导体材料或具有半导体特性的物质。

为什么大部分光触媒材料都是半导体？因为半导体有一特殊的能带结构，上面一层为传导带，下层则为价电子带，其间的区域称为能隙〈或禁制带〉。当原子数目少时，电子各占据不同轨道，各轨道能带是分离的，且各有不同能量。当原子数目增加后，各分离轨道的能量差值减小至无法分辨的情形下，会形成一带状区域，称为能带。当无外界刺激时，所有的电子都在价电子带中，呈现类似动物冬眠的状态，这些电子没有导电的作用。这些电子如果想具有导电的功能，必须越过一定的能量门槛，这个门槛的高低就是能隙的大小。能隙像是一座高山矗立在电子的前面，电子要想变身成为可导电的电子〈称为电子〉，就必须攀上这座高山。当半导体材料受到外界能量〈如光、热、电场〉的刺激，如果所受到刺激的能量大于能隙的能量时，在价电子带中的电子会越过能隙，进入传导带中变成电子。电子在传导带中可移动自如，产生导电的作用。同时在原来的价电子带中也会相对产生一个电洞，电洞产生的数目与电子一样多。

所有的半导体都能做为光触媒材料吗？当半导体材料受到具有足够能量的光照射时，会在传导带中产生电子，在价电子带中形成电洞。部分的电子与电洞因正负电相吸引的关系，会相互结合、产生热量；另外一部分电子与电洞则移至材料表面再进行氧化还原作用。基本上，光触媒使用的都是半导体材料，但并非所有的半导体材料都能成为光触媒，关键在于电子及电洞的结合机率及状态。像是硅上面的电子与电洞，在没有外加线路的导引下，极容易重合在一起，正负电相互中和，就没有多余的电子与电洞可移至表面进行反应。因此，控制电子与电洞的结合速率及结合程度，为影响光触媒反应的一项关键所在。

参考资料

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