光电催化的基本原理涉及光辐照与电解液接触的半导体表面所产生的光生电子-空穴对在半导体/电解液界面电场的作用下与溶液中离子发生的氧化还原反应。以下是该原理的详细解释：

　　一、光吸收和电子激发

　　当光照射到半导体材料时，光子的能量被半导体材料吸收，使得材料中的电子获得足够的能量，从价带跃迁到导带，并在价带中留下等量的空穴。这个过程产生了电子-空穴对，为后续的氧化还原反应提供了必要的反应物。

　　二、电荷分离和迁移

　　在半导体内部，电子和空穴容易复合，但通过材料设计或在半导体表面施加外部电场，可以有效地将电子和空穴分离，防止它们重新结合。分离后的电子和空穴会迁移到催化剂的表面，为与吸附在表面的反应物发生氧化还原反应做好准备。

　　三、反应活性位点

　　半导体材料的表面具有催化活性位点，这些位点可以吸附反应物分子，如水、有机污染物等。吸附在表面的分子与电子或空穴相互作用，参与氧化还原反应。

　　四、氧化还原反应

　　在催化剂表面，光生电子和空穴分别作为还原剂和氧化剂参与反应。例如，在水分解反应中，电子还原水生成氢气，空穴氧化水生成氧气。在有机污染物降解中，空穴可以氧化有机分子，而电子则与溶解氧或其他氧化剂反应，完成整个氧化还原循环。

　　光电催化技术通过利用光能激发半导体材料产生电子-空穴对，并驱动氧化还原反应，实现了对太阳能的有效利用和化学反应的催化。这一技术不仅具有高效、绿色、可持续的特点，还在环境保护、能源转换和工业化工等领域显示出巨大潜力。