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隨著工業(yè)化與城市化進程的加快，環(huán)境污染問題日益突出。傳統(tǒng)的物理、化學或生物處理方法在應對復雜有機污染物、高毒性工業(yè)廢水及抗生素殘留方面存在明顯局限。光催化技術，憑借其綠色、可持續(xù)、高效降解的優(yōu)勢，正日益成為環(huán)境修復領域的研究熱點。
太陽能驅動的半導體光催化技術，可實現(xiàn)光催化分解水產氫、光催化還原二氧化碳制取低碳燃料、光催化降解污染物等過程，從而達到獲取清潔能源和凈化環(huán)境等目的。
光催化是一種基于光能驅動化學反應的催化過程，光照下催化劑產生的電子（e-）和空穴（h+）與吸附在其表面的物質發(fā)生氧化還原反應，從而實現(xiàn)光能向化學能的轉化。光催化反應的過程一般包括三個關鍵步驟：
（1）入射光子激發(fā)半導體，產生光生電子-空穴對；
（2）光生載流子從體相遷移到表面或在體相復合；
（3）光生載流子與表面吸附物之間發(fā)生電荷轉移或在表面復合。
光催化的應用廣泛而深遠的。主要表現(xiàn)在以下幾個環(huán)境領域
水污染治理
光催化劑可高效降解水中有機污染物（如染料、酚類、農藥殘留），甚至能去除抗生素和微塑料，是廢水處理的理想補充方案。
空氣凈化
通過光催化反應分解空氣中的VOC（揮發(fā)性有機物）、NOx（一氧化氮、二氧化氮）、甲醛等有害氣體。
土壤修復
一些新型光催化材料可與土壤表面污染物反應，有望用于修復農田重金屬污染。消毒殺菌
紫外光催化可破壞細菌細胞壁、病毒殼體，對環(huán)境表面消殺具備優(yōu)勢，近年來在抗疫消毒材料中也被廣泛研究。
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