半導(dǎo)體在光的照射下，能將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，從而促進(jìn)化合物的合成或分解的過(guò)程稱(chēng)為半導(dǎo)體光催化。許多半導(dǎo)體材料如TiO2、ZnO、Fe2O3等具有合適的能帶結(jié)構(gòu)可以作為光催化劑，其中TiO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、氧化還原性強(qiáng)、無(wú)毒且成本低，是目前廣泛使用的半導(dǎo)體光催化劑。

二氧化鈦一般有三種晶型--銳鈦礦、金紅石和板鈦礦型，其中板鈦礦型不穩(wěn)定，因此研究較少。銳鈦礦型的價(jià)帶與導(dǎo)帶之間的能差為3.29eV，略大于金紅石型，需要更高的光能量來(lái)使電子躍遷，但銳鈦礦的激發(fā)態(tài)時(shí)間更長(zhǎng)且銳鈦礦表面更能吸附陰離子形態(tài)的氧，因此銳鈦礦型具有更強(qiáng)的光催化活性，氣相二氧化鈦是銳鈦礦型和金紅石型的混合晶型，以銳鈦礦型為主。

TiO2的光催化應(yīng)用主要有以下幾種：

（1）光礦化—廢水處理

當(dāng)TiO2受到紫外光照射時(shí)（＜385nm）,價(jià)帶的電子躍遷至導(dǎo)帶，形成的光生電子及和空穴遷移到表面不同的位置參與氧化還原反應(yīng)，例如，水分子通常被吸附至二氧化鈦表面，經(jīng)氧化生成羥基自由基；同時(shí)，氧氣被還原生成超氧陰離子，還可進(jìn)一步還原成過(guò)氧化陰離子。這些陰離子具有中度氧化能力，所有這些氧化物幾乎能氧化絕大部分的有機(jī)化合物及無(wú)機(jī)污染物，將其礦化為無(wú)機(jī)小分子、二氧化碳和水。因此，二氧化鈦可用于污水處理、除臭、自清潔等方面。

（2）殺菌

上述過(guò)程中產(chǎn)生的高氧化性羥基自由基能有效破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁和病毒的蛋白質(zhì)，因此氣相二氧化鈦能有效抑制液體表面和液體中的細(xì)菌、病毒等各種微生物的滋生，還可用于表面涂層，防止藻類(lèi)滋生引起變色。

（3）誘導(dǎo)超親水性

涂有TiO2薄膜的表面在紫外光的照射下會(huì)生成空穴，繼而發(fā)生上述羥基化反應(yīng)，表面會(huì)因此變得極具親水性，因此表面塵垢極易被沖掉。