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在过去的几十年里，得益于二氧化钛(TiO2)作为光催化剂在光催化分解水、污染物降解方面的潜在应用，人们对TiO2光催化剂的开发、改良以及TiO2表面光催化机理的基础研究方面都投入了巨大的精力。因此，在超高真空环境下，利用不同的实验和理论方法，人们对TiO2表面[特别是金红石TiO2(110)表面)的热催化和光催化过程进行了大量的研究，以此来获得上述重要反应中的一些机理性的信息。本文中，将从TiO2的物质结构以及电子结构开始，然后着重介绍TiO2表面光生电荷(电子和空穴)的传输、捕获以及电子转移动力学方面的进展。在此基础上，总结了甲醇在金红石TiO2(110)、TiO2(011)以及锐钛矿TiO2(101)表面光化学基元反应过程的一些实验结果。这些结果不仅能增进我们对表面光催化基元过程的认识，同时也能激励我们进一步去研究表面光催化基元过程。最后，基于现有光化学实验结果，简短地讨论了我们对光催化反应机理的一点看法，并提出了一个可能的光催化模型，这可以引起人们对光催化反应机理更全面的思考。