在传统的TiO₂光催化可产生强氧化剂羟基自由基，但羟基自由基是由光生电子还是光生空穴反应产生的，至今仍不明确。本论文应用TiO₂/Ti光电催化方法，通过外加一定的阳极偏压实现了光生电子和空穴的有效分离，使得光生空穴留在TiO₂/Ti阳极，而光生电子转移至TiO₂/Ti阴极。目前人们对光生空穴已经做了大量研究，然而对光生电子研究甚少。因此，本文重点研究光生电子对污染物的降解效果及反应机理。本文研究包括：1.选择对苯醌作为目标降解污染物，当溶液pH为5.2，阴极室曝氧气，恒电流值为3.5mA，阴极材料为600℃烧制而成的TiO₂/Ti薄膜电极，使用阳离子交换膜时，光生电子对对苯醌的降解效果最佳，降解率为78.7%。2.采用循环方波伏安法，对TiO₂/Ti微电极进行负电位扫描分析，模拟光生电子在TiO₂/Ti阴极发生的反应，实验结果表明，氧气和H+参与了反应。3.为分析光生电子反应过程中是否产生了过氧化氢，采用改进的水中痕量过氧化氢的分光光度测定法，对TiO₂/Ti光电催化阴极室溶液进行了检测，实验结果表明，在阴极室检测到了过氧化氢。4.为明确光生电子经过一系列反应能否生成羟基自由基，采用水杨酸分子探针法，对TiO₂/Ti光电催化阴极室溶液进行了研究，实验结果表明，阴极室内检测到水杨酸降解产物（2，3-二羟基苯甲酸与2，5-二羟基苯甲酸），间接证明产生了羟基自由基。通过以上研究，本文认为TiO₂光催化中光生电子通过与氧气、H+等反应，产生了羟基自由基。