光触媒经常采用金属离子、金属错合物等化合物，但使用最广泛的是金属半导体。经常使用的金属半导体主要有磷化镓（GaP）、砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、钛酸锶(SrTiO3)、二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe2O3)、三氧化钨(WO3)等化合物。通常金属半导体是不良导体，但是受到光照射后就可能转变就为良导体。但这并不是说在任何光照射下都江是如此，必须是具有特定能量以上的光源才能产生如此的效果。这种能量我们称之为能隙（band gap）能量，此能量的大小是因半导体种类而异。如果这种具有传导带能量以上的光源照射到半导体上，电子就会移动形成导电体。更具体地说明，如左页上图所示，通常半导体中的电子集中于价电子带中，电子本身除在原地振动外不发生位置移动。但是，在受到具有能隙以上的光源照射，电子获得足够能量后，即可跳跃到传导带上，变成可以自由移动的电子，使半导体成为良体。这种价电子带与传导带之间能量的差，我们称之《能隙》。当处于价电子带上的电子被启动而跳到传导带上时，在价电子带上相应会产生带正电的空洞，我们称为《电洞》。这也就是说，正孔和电子是同时产生的，而且所产生的电子具有很强的还原能力，《电洞》则具有很强的氧化能力。
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