Fotocataliza

Fotocataliza este accelerarea unei reacții chimice datorită acțiunii combinate a unui catalizator și a iradierii luminii . În cataliza fotogenerată, activitatea fotocatalitică depinde de capacitatea catalizatorului de a crea perechi electron - gaură , care generează radicali liberi care pot intra în reacții secundare.

Termenul fotocataliza este derivat din două cuvinte grecești - „cataliza” (distrugere) și „fotografie” (lumină). Utilizarea catalizei de către oameni este cunoscută din cele mai vechi timpuri, de exemplu pentru a face vin și oțet. Procesul de fotocataliză este accelerarea reacțiilor chimice sub acțiunea luminii în prezența (de obicei la suprafață) a fotocatalizatorilor - substanțe care absorb cuante de lumină și intră în mod repetat în interacțiuni intermediare cu participanții la reacția chimică, restabilindu-le compoziția chimică. după fiecare ciclu de astfel de interacțiuni [1].

Exemple

• Procesul de fotosinteză naturală . Clorofila acționează ca un fotocatalizator [1] .
• Tehnologia rusă de utilizare a fotocatalizei - purificarea și dezinfecția aerului, a fost folosită pentru prima dată prin ordin al Ministerului Apărării pentru a neutraliza aerul camerelor în care sunt dezactivați agenții de război chimic. [2]
• Purificarea și dezinfecția aerului prin fotocataliză [3] . Fotocatalizatorul de dioxid de titan este depus pe suprafața unui purtător de catalizator permeabil la aer fie prin nanopulverizare (de obicei se folosește o fibră chimică), fie prin tratament termic pus la dispoziție prin utilizarea sticlei poroase ca purtător de catalizator . Sub acțiunea fotocatalizei , compușii organici , substanțele chimice volatile, mirosurile, virușii și bacteriile, formaldehida , acetaldehida și altele se pot descompune în molecule de apă inofensive (H 2 O) și dioxid de carbon (CO 2 ) [4] .
• Studii ale efectelor fotocatalizei asupra corpului uman. Rezolvarea problemelor lămpilor tradiționale germicide „cuarț” prin înlocuirea lor cu unele fotocatalitice fără întreținere. Iradiatoarele cu ultraviolete cu mercur pot fi utilizate numai dacă nu există persoane în incintă - radiațiile UV dure (intervalele B și C, dăunătoare bacteriilor) sunt periculoase pentru corpul uman, în plus, în timpul funcționării unor astfel de lămpi, eliberarea necontrolată de ozon. are loc, iar fotocataliza propriu-zisă în acest interval lumina ultravioletă poate provoca apariția de chinone genotoxice în timpul descompunerii bisfenolului A, conținut în cantități mari în vasele de plastic. În plus, oamenii nu pot fi în cameră în timpul funcționării UV-B și UV-C. Cu toate acestea, la schimbarea domeniului de radiație la UV-A, această substanță (Busfenol A) nu își schimbă structura fizică, rămânând solid. [5] Producția industrială de dispozitive de purificare a aerului pentru funcționare în siguranță în prezența persoanelor care utilizează gama sigură UV-A în Rusia a început în 2000.
• Conversia fotocatalitică a energiei solare. Sisteme organizate structural eterogene, omogene și moleculare: o colecție de lucrări științifice [6] [7] .
• Împărțirea apei în oxigen și hidrogen. Interesul pentru căile ieftine de a obține hidrogen gratuit crește odată cu creșterea economiei și preocuparea pentru mediu - noile moduri de transport prietenoase cu mediul, printre altele, au un motor cu hidrogen. [8] . Fotocatalizator eficient în domeniul ultraviolet pe bază de oxid de tantal  - NaTaO 3 cu catalizator de oxid de nichel . Suprafața cristalelor de oxid de tantal este acoperită cu caneluri cu un pas de 3-15 nm folosind metode nanotehnologice . Particulele de NiO, pe care se eliberează hidrogen gazos, sunt situate la marginile brazdelor, oxigenul gazos este eliberat din brazde. [9]
• Tehnologia japoneză de utilizare a fotocatalizei - pereți autocurățați, acoperișuri, oglinzi [10] .
• Fotocataliză cu dioxid de titan. Akira Fujishima, Tata N. Rao, Donald Tryk. Departamentul de Chimie Aplicată, Școala de Inginerie, Universitatea din Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japonia. Acceptat la 10 martie 2000. // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 1 (2000) 1–21.
• Oxidarea poluanților organici folosind particule magnetice acoperite cu nanoparticule de dioxid de titan și activate de un câmp magnetic sub influența ultravioletelor [11] .
• Utilizarea oxidului de tantal în acoperiri cu autocurățare. Radicalii liberi [12] generați pe Ta 5 O x oxidează compușii organici . [13]

Vezi și

• acoperire hidrofilă
• Fotodisociere
• Celulă fotoelectrochimică
• Beton fotocatalitic

Note

1. ↑ Balahev K.P. Conversia fotocatalitică a energiei solare, Soros Educational Journal , 1998, nr. 8
2. ↑ Despre aplicabilitatea fotocatalizei pentru distrugerea agenților de război chimic . Consultat la 21 mai 2016. Arhivat din original la 30 aprilie 2016. (nedefinit)
3. ↑ Purificarea aerului fotocatalitic. Evgeny Nikolaevich Savinov, doctor în științe chimice, profesor al Departamentului de chimie fizică, Universitatea de Stat din Novosibirsk, șef. grup de fotocataliză pe semiconductori. Institute of Catalysis SB RAS Arhivat 15 aprilie 2012 la Wayback Machine , 1997.
4. ↑ Carp, O.; Huisman, C.L.; Reller, A. Reactivitatea fotoindusă a dioxidului de titan. Progress in Solid State Chemistry 2004 , 32(2004), 33-177.
5. ↑ Formarea de chinone genotoxice la iradierea bisfenol-A cu radiații UV în intervalul „C” de 254 nm. . (nedefinit)
6. ↑ Acad. Științe ale URSS, Sib. Departamentul, Institutul de Cataliză; resp. ed. K. I. Zamaraev, V. N. Parmon
7. ↑ Detalii instanță | Catalog electronic . Preluat la 21 mai 2016. Arhivat din original la 3 august 2016. (nedefinit)
8. ↑ Strategia de dezvoltare a fotocatalizatorilor de lumină vizibilă pentru descompunerea apei - Akihiko Kudo, Hideki Kato1 și Issei Tsuji Chemistry Letters Vol. 33 ( 2004 ), nr. 12 p.1534
9. ↑ Diviziunea apei prin fotocataliză. Obținerea hidrogenului liber . Preluat la 21 mai 2016. Arhivat din original la 11 iunie 2016. (nedefinit)
10. ↑ Aplicații de fotocataliză ale dioxidului de titan Ti02 - TitaniumArt.com . Consultat la 22 februarie 2007. Arhivat din original pe 20 februarie 2007. (nedefinit)
11. ↑ Kostedt, WL, IV.; Drwiega, J; Mazyck, DW; Lee, S.-W.; Sigmund, W.; Wu, C.-Y.; Chadik, P. Reactor fotocatalitic activat magnetic pentru oxidarea fotocatalitică a fazelor apoase ale poluanților organici. Environmental Science & Technology 2005 , 39(20), 8052-8056.
12. ↑ Oxidarea fotocatalitică Snapcat cu dioxid de titan (2005) . Calutech UV Air. Consultat la 5 decembrie 2006. Arhivat din original pe 21 februarie 2012. (nedefinit)
13. ↑ Cercetări privind curățarea suprafețelor cu fotocataliză . Preluat la 21 mai 2016. Arhivat din original la 15 iunie 2016. (nedefinit)

• Artemiev Yu.M., Ryabchuk V.K. Introducere în fotocataliză heterogenă. - 1999., Sankt Petersburg: Ed. St.Petersburg. universitate – 304 p.

Link -uri

• Dicţionar
• materiale
• Tehnologia fotocatalizei și prevenirea infecției nosocomiale
• Institutul de Cataliză SB RAS