一、核心基礎原理

1. 光子被反應物、催化劑吸收

   光源輸出紫外 / 可見光光子，照射溶液中的光催化劑（TiO?、g-C?N?等）或底物分子。

2. 電子 - 空穴對分離（光催化主流機理）

   催化劑價帶電子吸收光能躍遷至導帶，形成：

• 導帶：高能電子 e?（強還原性）

• 價帶：空穴 h?（強氧化性）

3. 界面氧化還原反應

• 空穴 h? 氧化水 / 羥基，生成?OH 羥基自由基（強氧化性，降解有機物）；

• 電子 e? 還原氧氣，生成?O??超氧自由基；

  多種自由基協同，把污染物徹di分解為 CO?、H?O、無機鹽。

4. 循環再生

   電子與空穴持續分離復合，催化劑本身不消耗，可重復使用。

二、設備整套工作流程（實驗室光化學反應儀）

1. 光源系統

   氙燈（模擬太陽光）、汞燈（紫外光）提供特定波段光源，配濾光片篩選單一波長，精準控制激發能量。

2. 冷卻系統

   燈光發熱會升溫干擾實驗，內置循環水冷 / 風冷，恒溫控制反應體系溫度。

3. 反應暗箱 + 反應管

   避光密閉腔體，防止光外泄、外界雜光干擾；樣品置于石英反應管（石英透紫外，普通玻璃阻隔紫外）。

4. 攪拌 / 通氣裝置

   磁力攪拌讓樣品、催化劑均勻懸?。煌諝?/ 氧氣 / 氮氣控制氣氛，調控氧化還原環境。

5. 控制系統

   調控光照時間、功率、轉速、通氣流量，定時啟停，完成光降解、光合成、光催化制氫、CO?還原等實驗。

三、兩類典型應用反應原理區分

1. 光催化降解（污水、VOC、染料實驗）

   光能激發催化劑產自由基，氧化分解有機污染物，常用于水質污染物光化學檢測。

2. 光合成反應（有機合成、光催化制氫）

   光子直接激發有機分子，實現加成、分解、還原合成，溫和條件合成目標產物。

四、簡單通俗總結