半导体禁带的存在使得产生的电子-空穴对并不是一直存在的，具有一定的寿命。绝大多数的电子-空穴对会在很短的时间内就发生复合，通常大约就几毫秒，既可以在半导体内部发生，也可以在半导体表面发生。但是都以光和热的形式散发出去，导致到达半导体表面的有效电荷数减少。故只有少部分电子-空穴对经由半导体的能带到达半导体表面，从而与溶液中的负载在催化剂表面的分子发生反应。为了抑制不利于光催化反应的发生，通常采用负载共催化剂等方法来提供电子-空穴捕获阱，防止其发生再复合。这一过程称之为迁移过程。

    空穴具有很强的氧化性，与半导体表面的电子给体发生氧化反应，相反电子则具有很强的还原性，与半导体表面的电子受体发生还原反应。成称之为反应过程。半导体表面的光生电子-空穴对能对H2O、HO--等发生反应。反应式如下：

在通常情况下，直接参与到有机光催化氧化反应里的是·OH自由基，在反应中生成许多的具有氧化性的·OH自由基，能破坏有机污染物中的甲醛、苯酚等，将许多很难降解的有机污染物氧化成无污染的 CO2和 H2O，达到光催化降解有机污染物的目的。

必须指出，一种催化剂并不能对所有的催化反应起作用，必须遵循光生电子和空穴的移动规律，只有当导带位置比电子受体的电位更负时，光生电子才能向电子手体发生转移。同理，只有当价带位置比电子给体的电位更正时，空穴才能与电子给体结合发生氧化反应。也就是说光生电子的还原能力和空穴的氧化能力与所处的半导体能级有关系。通常导带位置越负，则还原能力越强；价带位置越正，氧化能力也就越强。

1.3 钛酸钾概述

1.3.1钛酸钾的结构

层状结构钛酸盐的层板骨架由八面体单元（TiO6）通过共边或共角相互连接而形成的带有负电荷层状氧化物，碱金属阳离子位于带有负电荷的层板之间，如图1.2所示。它的组成常用K2O▪nTiO2来表示，n等于 1，2，4，6，8，其中含有几个TiO2就称之为几钛酸钾。层状钛酸盐具有半导体活性，而且层间的碱金属阳离子也可交换，故采用离子交换等手段便可以将其他离子掺入到层间，从而制备出不同种类的层状钛酸盐类功能材料。

K2Ti4O9结构示意图

四个TiO6八面体在同方向上通过共边形成一个单元，沿着b轴方向各单元之间通过共边延伸形成Z形链条。这些Z形链条沿着a轴方向通过共点铺展形成一个褶皱的准平面结构。然后二维平面沿着c轴方向堆积形成三维层状结构，即K2Ti4O9。

1.3.2 钛酸盐的制备方法

钛酸钾的制备合成目前大多采用烧结法、水热法、熔融法、助溶剂法、KDC法等等方法。

烧结法：顾名思义，将碳酸钾和二氧化钛颗粒混合、研磨均匀后，将其在600℃~1200℃温度范围内进行固相反应，从而形成钛酸钾晶须，在反应过程中可添加少许氯化钾以提高产品的收率。这种方法操作简易，工艺方便，并且制备的钛酸钾收率高，但缺陷是钛酸钾结晶度不高、纤维短。因此，出现许多经过改良后的烧结法，譬如：极冷烧结结晶法、KDC法与缓冷烧结结晶法等等。

水热法：将氢氧化钾与钛酸钾作为原料，在高压环境下，将二者的水溶液与二氧化钛混合进行水热合成反应，从而生成钛酸钾晶须。水热法早期的生产工艺在高温高压下进行的，如Gier与Salzberg在500~4000atm、600℃~700℃下合成了六钛酸钾晶须。但是缺陷是原料所处的高温高压环境以及所使用的碱性介质对生产设备的要求很高，而且危险性也很高。 钛酸钾层状化合物的改性及应用研究(3):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_50381.html