Fotocatálisis

En química, la fotocatálisis es la aceleración de una fotorreacción en presencia de un catalizador. Es catalizada por fotolisis, la luz es absorbida por una adsorción del substrato. En la catálisis foto generada, la actividad fotocatalítica (PCA) depende de la capacidad del catalizador para crear hoyos pares de electrones, que generan radicales libres (radicales hidroxilo: • OH), capaz de someterse a reacciones secundarias.

Su comprensión ha sido posible desde el descubrimiento de la electrólisis del agua de mediante el dióxido de titanio. A la aplicación comercial del proceso se llama proceso de oxidación avanzada (AOP). Hay varios métodos para lograr AOP, que pueden, pero no implican necesariamente TiO 2 o incluso el uso de la luz UV. En general, el factor determinante es la producción y el uso del hidroxilo radical.

Principio Básico

Cuando TiO2 se ilumina con la luz de suficiente energía, pares electrón-hueco son tan convulsionados que los electrones adicionales van a través de la brecha de banda a banda de conducción, mientras que los agujeros están en la banda de valencia. Los electrones excitados a continuación, pueden ser usados para las reacciones redox en la superficie de TiO2, como la producción de metano y etileno con Cu-Fe-SiO2 cargado foto catalizador TiO2.

Existen múltiples fases de TiO2. Por ejemplo, la fase rutilo puede ser excitado por la luz visible, pero tiene una tasa de recombinación de carga rápida; Anatasa, por el contrario, tiene una tasa de recombinación lenta, pero sólo puede ser excitada por la luz ultravioleta. Por lo tanto, es razonable producir foto catalizadores en fase mixta para aumentar la eficiencia total.

Aplicaciones

• La conversión de agua a gas de hidrógeno por disociación del agua foto catalítico. Un foto catalizador eficiente en la UV gama se basa en un sodio tantalio óxido de Na Ta O con cocatalyst óxido de níquel. La superficie del sodio óxido de tántalo de cristales esta surcado por los llamados mini pasos que son el resultado de dopaje con lantano (3-15 nm de rango, consulte la nanotecnología). Las partículas de NiO que facilitan la evolución del gas de hidrógeno están presentes en los bordes, el gas oxígeno se desarrolla a partir de las ranuras.
• El uso de dióxido de titanio en vidrio de auto-limpieza. Los radicales libres generados por Ti O 2 oxidar la materia orgánica.
• La desinfección del agua por dióxido de titanio en la fotocatálisis.
• La oxidación de orgánicos contaminantes utilizando partículas magnéticas que están cubiertas con dióxido de titanio de nanopartículas sacudiendo un campo magnético, mientras que la exposición a la luz UV se desarrolla.
• La conversión de dióxido de carbono en gases de hidrocarburos utilizando dióxido de titanio en presencia de agua. Como un amortiguador eficiente en la UV amplia, el dióxido de titanio en nanopartículas, la anatasa y el rutilo fases son capaces de generar excitones mediante la promoción de electrones a través del boquete de la venda. Los electrones y los huecos reaccionan con el vapor de agua que rodea a producir radicales hidroxilo y protones. Mecanismos de reacción presentes por lo general sugieren la creación de un reactivo de carbono altamente radical de monóxido de carbono y dióxido de carbono que reacciona con los protones foto generados que finalmente forman el metano. Aunque la eficiencia de dióxido de titanio presente fotocatalizadores basados son bajos, la incorporación de carbono basado en nanoestructuras como los nanotubos de carbono y metálicos nanopartículas. Se ha demostrado que para mejorar la eficacia de estos fotocatalizadores.
• Esterilizar los instrumentos quirúrgicos y de eliminar las huellas no deseadas de sensible y ópticas componentes eléctricos.
• Descomposición de petróleo crudo con nanopartículas de TiO2