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光触媒反应是因光线照射二氧化钛后引起的。它又被称为光固体表面反应、光固体接口反应。
光触媒被光照射时，把光的能量首先转化成电子和空穴，然后与空气中的氧气(O2)和水分子(H2O)反应，产生具超高氧化能力的氢氧自由基(OH)和氧负离子(O2-)。甲醛、苯、氨、TVOC等有害气体还有臭气、细菌等与氢氧自由基反应，马上被分解成无害的二氧化碳和水。整个过程中光触媒不参加反应，只起催化作用。所以只要光触媒不被去除，其催化作用就是永久的。二氧化钛吸收紫外线后，氧化钛内部生成电子与空穴，扩散到表面的电子与空穴能参与光触媒反应，因此如能在表面获得较多的电子与空穴，就能更进一步提高反应的效果。
形成的空穴，有强力氧化能力，与附在二氧化钛表面的水起氧化反应后，生成氢氧自由基。
氢氧自由基拥有很高的氧化能力，能与有机化合物起氧化反应，在有氧气的情况下，以上公式的反应过程为：有机化合物中间体的原子团与氧气分子产生原子团连锁反应，氧气被耗费，最终有机化合物被分解，变成二氧化碳和水。
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