光触媒一定是半导体材料吗?

【专家解说】：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