Fotokatalýza

Co je to fotokatalýza? 

Fotokatalýza je “foto-chemický” proces (oxidačniho) rozkladu převážně organických látek za přítomnosti katalyzátoru a světelného záření.

Video sekvence z populárně-naučného pořadu České televize  “PORT”

Fotokatalýza spolu s fotosyntézou nebo fotolýzou patří do skupiny fotochemických procesů. 

Při fotokatalýze dochází k oxidačnímu rozkladu organických látek.

What is photocatalysis?

1. Oxidace/redukce nebo rozklad sloučenin za přítomnosti světla. Learn more in: Bioremediation via Nanoparticles: An Innovative Microbial Approach
2. Změna rychlosti fotoreakce absorpcí světelného záření vhodným materiálem. Learn more in: CaO Nanoparticles: Synthesis and Applications in Water Remediation

• Fotokatalýza je urychlení fotoreakce za přítomnosti katalyzátoru. Při katalyzované fotolýze je světlo absorbováno adsorbovaným substrátem. Při fotogenerované katalýze závisí fotokatalytická aktivita (PCA) na schopnosti katalyzátoru vytvářet páry elektron-díra, které generují volné radikály (např. hydroxylové radikály: OH) schopné podstoupit sekundární reakce. Learn more in: Impact of Synthetic Dyes on Human Health and Environment

1. Proces interakce mezi zdrojem světla a povrchem polovodičového (katalytického) materiálu, Learn more in: Green Synthesis of Semiconductors and Environmental Applications: From Single to High Added Value Products
2. Proces změny (obecně zvýšení) rychlosti chemické reakce v důsledku zvýšené aktivity katalyzátoru pod jakýmkoli typem záření, jako je ultrafialové, viditelné, infračervené. Learn more in: Photocatalytic Activity of ZnO Nanoparticles on the Degradation of Organic Dyes Under Solar Light
3. Termín “fotokatalýza” označuje rozklad sloučenin za přítomnosti světla. V procesu nano-fotokatalytického zpracování odpadu zachycují NP světelnou energii a využívají ji k rozkladu nebo rozkladu široké škály organických kontaminantů. Learn more in: Use of Nanoparticles for Environmental Remediation

Fotokatalýza principiálně vychází z fotolýzy, přirozeného rozkladu některých látek působením světla, urychlené přítomností katalyzátoru.

Materiál s fotokatalytickými vlastnostmi, jako je například oxid titaničitý, funguje jako katalyzátor. V okamžiku, kdy je tento katalyzátor vystaven světelnému záření vhodné vlnové délky, aktivuje se jeho povrch a spustí se fotokatalytická reakce.

Co víme o fotokatalýze…

Výzkumem bylo zjištěno, že látky rozložitelné fotokatalýzou patří např. oxidy dusíku (NO_x), oxidy síry (SO_x), oxid uhelnatý (CO), ozón (O₃), čpavek (NH₃), sirovodík (H₂S), chlorované uhlovodíky (např. CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄, C₂HCl₃, C₂Cl₄), dioxiny, chlorbenzen, chlorfenol,

jednoduché uhlovodíky (např. CH₃OH, C₂H₅OH, CH₃COOH, CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₂H₄, C₃H₆),

aromatické uhlovodíky (benzen, fenol, toluen, etylbenzen, o-xylen),

pesticidy (Tradimefon, Primicarb, Asulam, Diazinon, MPMC, atrazin) a také

bakterie, viry, houby nebo částice mikroprachu.

Na konci fotokatalytického procesu zůstávají stabilní sloučeniny. Voda, vodní pára H₂O; oxid uhličitý CO₂

Ekologie a fotokatalýza…

Fotokatalýza je velmi ekologický a přirozený proces s velmi pozitivním dopadem na životní prostředí. Nejpoužívanější katalyzátor je nanokrystalický oxid titaničitý TiO₂, který je aktivován UV zářením.

Využití v praxi je různorodé a v budoucnosti můžeme očekávat nová řešení založená na principu fotokatalýzy. Lišit se budou jen účinností, použitým katalyzátorem a prostředím, ve kterém bude fotokatalýza pracovat.

Využití fotokatalýzy v praxi:

• samočištící povrch – fotokatalýza dokáže velmi účinně odbourávat organické nečistoty a má vysoké krytí proti UV záření. Udržuje původní vzhled a barvu povrchu od znečištění. Využití má jak v exteriéru, tak v interiéru.
• čištění okolního média – u kontaminovaného vzduchu nebo vody dokáže odbourat většinu polutantů, které v přirozeném životním cyklu putují, a tak ohrožují veškeré živé organismy včetně člověka.

Uvedené oblasti použití spolu velmi úzce souvisí – jedná s vlastně jen o dva poněkud odlišné důsledky totožné reakce. 

V případě samočištění je ale důraz kladen na rozklad pevných látek ulpělých na povrchu materiálu, zatímco v případě čištění okolního média je určující schopnost aktivovaného materiálu rozkládat konkrétní látku v blízkosti povrchu považovanou za nežádoucí.

Odkaz: web výrobce Funkčních nátěrů a substancí FN NANO^®  – Princip fungování

konec stránky: Co je to fotokatalýza?