Fotokatalýza

Fotokatalýza je urychlení chemické reakce v důsledku kombinovaného působení katalyzátoru a ozáření světlem . Při fotogenerované katalýze závisí fotokatalytická aktivita na schopnosti katalyzátoru vytvářet páry elektron - díra , které generují volné radikály , které mohou vstupovat do sekundárních reakcí.

Termín fotokatalýza je odvozen ze dvou řeckých slov – „katalýza“ (zničení) a „fotografie“ (světlo). Využití katalýzy lidmi je známo již od starověku, například k výrobě vína a octa. Proces fotokatalýzy je urychlení chemických reakcí působením světla v přítomnosti (obvykle na povrchu) fotokatalyzátorů - látek, které absorbují světelná kvanta a opakovaně vstupují do interakcí s účastníky chemické reakce, čímž obnovují jejich chemické složení. po každém cyklu takových interakcí [1].

Příklady

• Proces přirozené fotosyntézy . Chlorofyl působí jako fotokatalyzátor [1] .
• Ruská technologie pro využití fotokatalýzy - čištění a dezinfekce vzduchu byla poprvé použita na příkaz ministerstva obrany k neutralizaci vzduchu v komorách, ve kterých se deaktivují bojové chemické látky. [2]
• Čištění a dezinfekce vzduchu fotokatalýzou [3] . Fotokatalyzátor s oxidem titaničitým se nanáší na povrch nosiče katalyzátoru propustného pro vzduch buď nanosprejováním (obvykle se používá chemické vlákno) nebo tepelným zpracováním, které je zpřístupněno použitím porézního skla jako nosiče katalyzátoru . Působením fotokatalýzy se organické sloučeniny , těkavé chemikálie, pachy, viry a bakterie, formaldehyd , acetaldehyd a další mohou rozkládat na neškodné molekuly vody (H 2 O) a oxid uhličitý (CO 2 ) [4] .
• Studie účinků fotokatalýzy na lidský organismus. Řešení problémů tradičních germicidních „křemenných“ výbojek jejich výměnou za bezúdržbové fotokatalytické. Rtuťové ultrafialové ozařovače lze používat pouze v případě, že se v prostorách nenacházejí žádné osoby - tvrdé UV záření (rozsahy B a C, škodlivé pro bakterie) je pro lidský organismus nebezpečné, navíc při provozu takových lamp dochází k nekontrolovanému uvolňování ozónu dochází a samotná fotokatalýza v tomto rozsahu může ultrafialové světlo způsobit výskyt genotoxických chinonů během rozkladu bisfenolu A, obsaženého ve velkém množství v plastovém nádobí. Navíc během provozu UV-B a UV-C nemohou být v místnosti lidé. Při změně rozsahu záření na UV-A však tato látka (Busfenol A) nemění svou fyzikální strukturu a zůstává pevnou látkou. [5] Průmyslová výroba zařízení na čištění vzduchu pro bezpečný provoz v přítomnosti osob využívajících bezpečnou řadu UV-A v Rusku začala v roce 2000.
• Fotokatalytická přeměna sluneční energie. Heterogenní, homogenní a molekulárně strukturně organizované systémy: sborník vědeckých prací [6] [7] .
• Rozdělení vody na kyslík a vodík. Zájem o levné způsoby, jak získat volný vodík, roste s růstem ekonomiky a starostí o životní prostředí – nové ekologické způsoby dopravy mají mimo jiné vodíkový motor. [8] . Účinný fotokatalyzátor v ultrafialové oblasti na bázi oxidu tantalu  - NaTaO 3 s katalyzátorem na bázi oxidu niklu . Povrch krystalů oxidu tantalu je pokryt rýhami s krokem 3–15 nm pomocí nanotechnologických metod . Na okrajích rýh se nacházejí částice NiO, na kterých se uvolňuje plynný vodík, z rýh se uvolňuje plynný kyslík. [9]
• Japonská technologie pro využití fotokatalýzy - samočistící stěny, střechy, zrcadla [10] .
• Fotokatalyza oxidu titaničitého. Akira Fujishima, Tata N. Rao, Donald Tryk. Department of Applied Chemistry, School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan. Přijato 10. března 2000. // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 1 (2000) 1–21.
• Oxidace organických polutantů pomocí magnetických částic obalených nanočásticemi oxidu titaničitého a aktivovaných magnetickým polem pod vlivem ultrafialového záření [11] .
• Použití oxidu tantalu v samočistících nátěrech. Volné radikály [12] vznikající na Ta 5 O x oxidují organické sloučeniny . [13]

Viz také

• hydrofilní povlak
• Fotodisociace
• Fotoelektrochemický článek
• Fotokatalytický beton

Poznámky

1. ↑ Balashev K.P. Fotokatalytická přeměna sluneční energie, Soros Educational Journal , 1998, č. 8
2. ↑ O použitelnosti fotokatalýzy pro ničení bojových chemických látek . Získáno 21. 5. 2016. Archivováno z originálu 30. 4. 2016. (neurčitý)
3. ↑ Fotokatalytické čištění vzduchu. Jevgenij Nikolajevič Savinov, doktor chemických věd, profesor katedry fyzikální chemie, Novosibirská státní univerzita, vedoucí. skupina fotokatalýzy na polovodičích. Institute of Catalysis SB RAS Archived 15. dubna 2012 na Wayback Machine , 1997.
4. ↑ Kapr, O.; Huisman, C. L.; Reller, A. Fotoindukovaná reaktivita oxidu titaničitého. Progress in Solid State Chemistry 2004 , 32(2004), 33-177.
5. ↑ Tvorba genotoxických chinonů po ozáření bisfenolu-A UV zářením v rozsahu "C" 254nm. . (neurčitý)
6. ↑ Akad. vědy SSSR, Sib. oddělení, Ústav katalýzy; resp. vyd. K. I. Zamaraev, V. N. Parmon
7. ↑ Podrobnosti instance | Elektronický katalog . Získáno 21. 5. 2016. Archivováno z originálu 3. 8. 2016. (neurčitý)
8. ↑ Strategie vývoje pro fotokatalyzátory ve viditelném světle pro rozklad vody - Akihiko Kudo, Hideki Kato1 a Issei Tsuji Chemistry Letters Vol. 33 ( 2004 ), č. 12 str. 1534
9. ↑ Štěpení vody fotokatalýzou. Získání volného vodíku . Staženo 21. 5. 2016. Archivováno z originálu 11. 6. 2016. (neurčitý)
10. ↑ Fotokatalýza Aplikace oxidu titaničitého Ti02 - TitaniumArt.com . Získáno 22. února 2007. Archivováno z originálu 20. února 2007. (neurčitý)
11. ↑ Kostedt, WL, IV.; Drwiega, J; Mazyck, DW; Lee, S.-W.; Sigmund, W.; Wu, C.-Y.; Chadik, P. Magneticky aktivovaný fotokatalytický reaktor pro fotokatalytickou oxidaci vodných fází organických polutantů. Environmental Science & Technology 2005 , 39(20), 8052-8056.
12. ↑ Fotokatalytická oxidace Snapcat oxidem titaničitým (2005) . Calutech UV Air. Získáno 5. prosince 2006. Archivováno z originálu 21. února 2012. (neurčitý)
13. ↑ Výzkum čištění povrchů fotokatalýzou . Získáno 21. 5. 2016. Archivováno z originálu 15. 6. 2016. (neurčitý)

• Artěmiev Yu.M., Ryabchuk V.K. Úvod do heterogenní fotokatalýzy. - 1999., Petrohrad: Ed. Petrohrad. univerzita – 304 str.

Odkazy

• Slovník
• materiálů
• Technologie fotokatalýzy a prevence nozokomiálních infekcí
• Ústav katalýzy SB RAS