光催化甲烷与空穴反应产生CO和H2的过程相当复杂，涉及多种反应步骤和反应机制。一般来说，这个过程需要以下几种关键的反应物质和步骤：

1. **甲烷分子**：首先，需要有足够的甲烷分子存在。甲烷是一种非常简单的碳氢化合物，它由一个碳原子和四个氢原子组成。
2. **光催化剂**：需要一种光催化剂，能够吸收光线并产生足够的能量来促进甲烷的反应。常见的光催化剂包括二氧化钛（TiO2）和氧化锌（ZnO）。
3. **空穴（Hole）**：在光催化反应中，空穴是一种带负电荷的粒子。在光催化甲烷反应中，空穴能够攻击甲烷分子，将其分解为氢原子。
4. **CO和H2的产生**：CO和H2的产生涉及到一系列复杂的反应步骤。首先，甲烷分子被空穴攻击，产生一个带正电荷的甲基自由基（CH3·）和一个带负电荷的电子。然后，这个甲基自由基与另一个氢原子结合，产生一个氢自由基（H·），同时释放出一个碳原子。这个碳原子可能与另一个氢原子结合，形成氢分子（H2）。此外，这个碳原子还可以与一个氧原子结合，形成二氧化碳（CO2）。

总的来说，光催化甲烷与空穴反应产生CO和H2的过程涉及多个步骤和复杂的反应机制。在实践中，这一过程需要特定的光催化剂材料、适当的反应条件以及详细的理论和实验研究来理解其工作机制。

注意：在实验室条件下，某些特定的光催化剂确实可以实现这个反应过程。然而，在实际应用中，这一过程可能需要进一步的研究和优化，以克服实际应用中的挑战，如提高产物的选择性、降低反应成本等。