空穴在半导体和绝缘体中扮演着重要角色，在化学中空穴缺电子，对电子本身渴望所以要得电子，空穴(h^＋)可以看成具有氧化性。

一、化合物中氧空位的形成

二、例题应用

例题1：CeO₂催化CO₂与H₂转化为的机理如图所示。反应体系中Ce呈现两种价态，催化剂中掺入少量CaO，用Ca^2＋替代CeO₂结构中部分Ce^4＋形成Ca_xCe_1－xO₂，，可提高催化效率的原因是

机理分析：

催化剂结构中出现较多的氧空位，利于二氧化碳的催化转化

例题2(2025·宁夏、陕西、山西、青海·八省联考卷)某团队合成了一种铁掺杂二氧化钛的新型催化剂，用于转化H₂S为单质S，提出的催化历程示意图如下。N_A是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(  )

A．O₂使Fe^2＋转化成Fe^3＋，恢复催化剂活性

B．过程①和④均发生了非极性键的断裂

C．过程②和③均发生了氧化还原反应

D．理论上，每转化34g H₂S，转移的电子数目为N_A

【分析】

A．根据图示③④两步历程，O₂可Fe^2＋转化成Fe^3＋，恢复催化剂活性，A正确；

B．过程①中没有发生非极性键的断裂，过程④中发生了O=O非极性键的断裂，B错误；

C．过程②中铁元素化合价发生变化，发生氧化还原反应，过程③中元素化合价没有变化，没有发生氧化还原反应，C错误；

D．根据图示，该催化历程的总反应为2H₂S＋O₂=2S＋2H₂O，可知H₂S~2e^-，理论上，公众号每转化34g H₂S即1molH₂S，转移的电子数目为2N_A，D错误

例题3【2022全国乙卷】Li－O₂电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li－O₂电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e^-)和空穴(h^＋)，驱动阴极反应(Li^＋＋e^-=Li^＋)和阳极反应(Li₂O₂＋2H^＋=2Li^＋＋O₂)对电池进行充电。下列叙述错误的是

【分析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li^＋＋e^-=Li^＋)和阳极反应(Li₂O₂＋2H^＋=2Li^＋＋O₂)，H^＋氧化O元素为O₂；则充电时总反应为Li₂O₂=2Li＋O₂，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。

【详解】A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li₂O₂=2L i＋O₂，a正确；

B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，b正确；

C．放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li^＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；

D．放电时总反应为2Li＋O₂=Li₂O₂，正极反应为O₂＋2Li^＋＋2e^-=Li₂O₂，D正确；

答案选C。

例题4：光催化燃料电池(PFC)被认为是一种极具潜力的新能源技术，其工作原理如图所示(忽略溶液体积的变化)。光照时，光阳极会产生E和空穴h^＋，h^＋能直接将燃料氧化，e^-则通过外电路的形式到阴极形成电流或者发生反应。

CH₃OH ＋6H^＋＋ H₂O = CO₂ ＋ 6H^＋

三【知识拓展】二氧化铅等材料的导电

二氧化铅(PbO₂)本身属于非整比化合物，其晶体结构中存在氧原子空位，导致电子可以在空穴间跳跃，形成导电性。 ‌

【空穴缺电子，可以看成易得电子】常用于铅蓄电池电极。

其他常见的非整比化合物

‌氧化亚铁(FeO)‌

在高温下(如1000°C)其组成会在FeO₁₋ₙ至Fe₂O₃之间波动，表现为非整比特性。 ‌

‌氧化锌(ZnO)‌

属于非整比化合物，常用于半导体材料。 ‌

‌氧化铜(Cu₂O)‌

同样为非整比化合物，具有半导体特性。 ‌

‌二氧化锐(YBa₂Cu₃O₇)‌

属于高温超导材料，其组成中的氧含量可能偏离整数比