从而，在常温常压下生成癸腈，省去了反应前期烷烃的卤化反应过程，同时也省去了对链载体（如锡烷）的使用。
（III）使用太阳光克服Ea，以达到降解有害物质的目的。这类有害物质有工业污染物、城镇污染物和农业污染物等。该方法能在常温下，利用空气中的分子氧代替其它化学氧化剂，直接氧化污染物。针对庚烷来说，形成庚基自由基与氧气结合，实现低温氧化（式（8）；图3C）。
这方法虽然可行，但要是能通过氧化水生成强攻击性的OH?自由基，再去氧化污染物，那么后者的可行性更大。
以下多数光催化研究，都是采用了灯光来代替太阳光进行实验。这么做，并不能完全反映出某种方法的“绿色”潜力。一些研究表明，在实验室范围内，大多数光催化反应能顺利进行。但是，一到工业运用中，太阳光照的多变和断断续续等特性，妨碍了光催化反应的顺利进行。无论如何，实现最大量吸收光照是非常重要的[7]，而探索性研究中通常所使用的柱形光反应器并不能满足这点要求。在当代，光吸收问题确实越来越受关注，相关研究也越来越多，研究固定反应器装置、可调节装置、不同光照强度等等。显而易见，研究出来的反应器会十分的昂贵，那么利用光能是否会经济可行，主要取决于所要进行的反应和反应器所处的位置。位置不同，所接收光的多少也不同。就目前的研究，由灯光所促使的光催化反应更具可行性，但是在开发太阳能的探索过程中，相信不久的将来，它就会成为过去。 1.3 光催化：作用方式
活化作用包括原子和电子转移[6]。光催化剂包括固态半导体、可溶性分子和离子等。对半导体催化剂进行光照，使得一个电子从价带（VB）转移到导带（CB）上。在催化剂表面形成有效离子和空穴（e-/h+），这时候的半导体催化剂就像一个微观的电化学池。这是一个很短暂的现象，但是能引起吸附于催化剂表面的底物发生电子转移（ET），使得电子从供体D到VB上，同时CB上的电子转移到了受体A上（图4A）。由于上述动力学的局限性，这样的氧化还原效率主要取决于吸附平衡[8]。
目前，广泛运用的半导体光催化剂是二氧化钛。它在可见光下催化效果不错
[7]
，有报道说TiO2的物理形态起了很大作用。确实，很多假设[9]和实验研究[10] ,[11]
致力研究，催化效率与晶体结构（锐钛矿/金红石）、大小、形式、制备方式等之间的关系。例如，实验过程中，使用溶胶凝胶法或者煅烧法制备而得的混合相纳米晶体，在催化效率上具有相当的优势（见后文4.1）[10]。
使用分子光催化剂，使得催化作用在均相中也可以进行。这是因为，相对基态分子而言，激发态的分子具有更强的氧化和还原能力，使得电子发生转移。氧化能力是因为HOMO的空位能接受电子，而还原能力是因为空轨道促进提供电子（图4B）。相对的，激发态结构更亲睐于原子转换。例如，激发态酮中，氧原子需要形成自由基，再从有机衍生物的R-H键上进行吸氢反应（图4C）。
图4 光激发半导体催化剂（A）或者分子催化剂（B），使得发生电子转移或者吸氢反
应。
图5，将光催化剂C（图左）和反应物R（图右）的相关氧化还原电位进行了比较。当反应物R的氧化电位低于激发态催化剂C*时，C*就能将R氧化（R蓝线处于C*蓝线之上）。同样，当R的还原电位低于激发态催化剂C*时，C*就能将R还原（R红线处于C*红线之下）。图上数据表明，激发态TiO2能催化分解水，这是因为价/导带间隙足以容纳H2O的氧化还原电位（低pH值），故式（5）和式（6）两个反应都是自发反应。存在的缺点是：大的带隙只接收高能光子（UV），而高能光子只占了太阳光的一小部分。然而，TiO2的氧化还原电位和光利用能力，与聚过氧钨酸盐阴离子（如，图中的W10O324-）相似。从这个意义上去理解，认为过氧钨酸盐催化剂是由TiO2转化而来的。硫化镉吸收长波长的光子。至于有机物质，图5证实供体（胺类，硫化物，烯烃，芳香烃）向激发态催化剂提供电子被氧化，而受体被还原，正如硝基苯被激发态1,4-二甲氧基萘（DMN）还原。
可以选择适当的催化剂，以控制电子传递方向，例如，照射TiO2和2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐（TPP），以氧化1,1-二苯乙烯，而DMN却能使其还原。
图5 比较半导体催化剂导带（红）和价带（蓝）的电位，也就是，激发态光催化剂C*的氧化电位（红线，DMN，1,4-二甲氧基萘）和还原电位（蓝线，DCA，9,10-二氰基蒽；TPP，2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐；W10O324-，过氧钨酸盐阴离子）。右边，水和有机物（R）的
氧化电位（蓝线）和还原电位（红线）。
接下来的几个段落，简要陈述了光催化的运用（见图解）。表面上看来，光催化的实际运用，与自然界中的光催化（叶绿素的光合作用）会有相反的特性，而事实上他们具有共同之处。那些只有在高温压等严格条件下才能发生的热反应，如果改为催化反应，就能在简单的条件下进行，这与绿色化学标准统一。
2. 光催化在制氢中的运用
化石燃料的消耗和随之而来的环境问题，让人们开始关注并研究可行的解决方案。不少研究使用光催化剂还原CO2，以解决污染问题。但是，大部分研究致力于光催化制氢。制氢是一个理想的解决方案，因为用该燃料取代原来的化石燃料，不仅单位产能极高，而且它是一种清洁能源，燃烧过程中不会产生CO2和其它污染物。
制氢的首选来源就是水，但是分解水分子需要达到2000多摄氏度，这样实行起来非常困难[4]。因此，利用光照催化分解水引起了人们广泛关注，最近三十年间相关的研究也非常多[12] -[15]。
1972年，Fujishima和Honda第一次研究了，在受光照的TiO2催化剂表面分解水分子。正如图4、图5所示，半导体催化剂的带隙，吸收了等能量或者能量略大的光子后，使得一个电子转移到CB上，从而在VB上留下一个空穴。一小部分光生e-/h+不会重新结合，而是转移到催化剂表面，与催化剂表面吸附的分子发生氧化或还原反应。要得到水的还原产物H2和氧化产物O2，那么，必须满足导带电位低于Ered(H+/H2)（即0V vs NHE，pH0），而价带电位高于Eox(H2O/O2)（即1.23V vs NHE，pH0）；H2O→H2 + 1/2O2反应过程需要吸收能量，△Go =238 kJ/mol = 2.46 eV，见图3。因此，促使反应发生所需的最小能量，是某一光子1.23eV的两倍。该种光子位于近红外区，波长约为1000nm。然而，ET涉及活化屏障问题，需要利用高于带隙能量要求的光子，来实现高效水解。
为制备性能良好的半导体光催化剂，通常采用掺杂的方法。所采用的掺杂物质有携带d0轨道的过渡金属阳离子（Ti4+，Zr4+，Nb5+，Ta5+ 和 W6+）或携带d10的电子构型（Ga3+，In3+，Ge4+，Sn4+和Sb5+）。其它携带了空/满d轨道的金属氧化物，如V5+，Mo6+和 Zn2+，也希望用来掺杂，因为他们具有合理的带位。例如，WO3不能将H+还原成H2，因为他的CB 吉布斯自由能