请解释光催化剂的原理。
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光催化剂的原理是基于某些材料在吸收光后能够产生电子-空穴对，这些载流子能够参与化学反应，从而实现对有机物和污染物的降解或转化。常见的光催化剂如二氧化钛（TiO2），在紫外线照射下，其价带电子会被激发至导带，留下空穴在价带。这些电子和空穴可以与吸附在光催化剂表面的物质发生反应，有效地分解污染物或产生新的化合物。
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请提供一些常见的光催化剂材料。
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常见的光催化剂材料包括：

1. 二氧化钛（TiO2）：是最常用的光催化剂，价格低廉且性能稳定。
2. 氧化锌（ZnO）：具有类似的光催化性能，常用于抗菌涂层。
3. 碳纳米管（CNTs）：常与其他光催化剂复合使用，提升催化效果。
4. 铜基材料（如CuO, Cu2O）：近年来研究热门，对特定污染物有高效催化性能。
5. 砷化镓（GaAs）：对可见光的响应较好，适用于太阳能光催化应用。
6. 钨酸铋（Bi2WO6）：对可见光响应，常用于环境净化和光解水制氢。
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请更详细地介绍二氧化钛（TiO2）作为光催化剂的过程。
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二氧化钛（TiO2）作为光催化剂的过程主要包括以下几个步骤：

1. 光吸收：当TiO2受到紫外线（或少量可见光）照射时，其价带上的电子会被激发到导带，形成电子（e-）和空穴（h+）对。

2. 电子和空穴的迁移：这些电子和空穴会迁移到TiO2表面的不同位置。

3. 氧化还原反应：电子和空穴可以与表面的吸附物质反应。空穴可以直接与吸附的水分子或OH-离子反应生成羟基自由基（·OH），这些自由基具有强氧化性，可以氧化有机污染物。电子则可以还原氧气生成超氧自由基（·O2-）等，这些物种也能参与氧化过程。

4. 污染物降解：通过上述氧化还原反应，污染物分子被氧化成无害的小分子，如CO2和H2O，从而实现污染物的降解。

TiO2由于其高稳定性、高催化活性和无毒性，成为广泛研究和应用的光催化材料。
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