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水是一种非常稳定的化合物,以水制得氢气是一个能量增大的非自发反应过程,因此需要光和半导体光催化剂共同作用实验此反应过程。当半导体受到能量相当或高于该禁带宽度的光辐照时,半导体内的电子受到激发跃迁到导带,从而在导带和价带分别产生自由电子和电子空穴,水在这种电子-空穴对的作用下发生电离,生产H2和O2。