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TiO₂的带隙能为3.2ev，相当于波长387.5nm光子的能量，当TiO₂受到波长小于387.5nm的紫外光照射时，处于价带的电子会被激发到导带上，从而分别在价带和导带上产生高活性的光剩空穴和光生电子。在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。热力学理论表明，分布在TiO₂表面的空穴可以将固体表面的电子受体如O₂被还原。O₂既可以抑制光催化剂上电子和空穴的复合，提高反应效率，同时也是氧化剂，可以氧化已经羟基化的反应产物，是表面羟基自由基的另一个来源。缔合在Ti⁴⁺表面的•OH的氧化能力较强，能氧化大部分**污染物及部分无机污染物，将其较终降解为CO₂、H₂O等无害物质，并且对反应物几乎无选择性，因而在光催化氧化中起着决定性的作用。

污染物分子由引风机引入光催化区，大体要经历紫外线光解、臭氧氧化、电子轰击、强氧化剂-OH、正氧离子氧化等结构，从结构空间上讲，污染物依次经过光触媒催化区、紫外灯光解区、光触媒催化区、氧化区，设计停留时间2s，双层催化剂结构不但保证了催化比表面积，同时发挥了均布导流的高能，在有限的空间限度保证空间上和紫外线无极灯的充分接触，增加和提高活性粒子和污染物的接触机会和时间。

由于废气中的成分多样，光催化氧化区域主要氧化非甲烷总烃，形成二氧化碳、水以及对应的氧化产物。