Fotokatalys

Fotokatalys är accelerationen av en kemisk reaktion på grund av den kombinerade verkan av en katalysator och ljusbestrålning . I fotogenererad katalys beror fotokatalytisk aktivitet på katalysatorns förmåga att skapa elektron - hålpar , som genererar fria radikaler som kan ingå i sekundära reaktioner.

Termen fotokatalys kommer från två grekiska ord - "katalys" (förstörelse) och "foton" (ljus). Användningen av katalys av människor har varit känd sedan urminnes tider, till exempel för att göra vin och vinäger. Processen för fotokatalys är accelerationen av kemiska reaktioner under inverkan av ljus i närvaro (vanligtvis på ytan) av fotokatalysatorer - ämnen som absorberar ljuskvanta och upprepade gånger går in i intermediära interaktioner med deltagarna i den kemiska reaktionen, vilket återställer deras kemiska sammansättning efter varje cykel av sådana interaktioner [1].

Exempel

• Processen för naturlig fotosyntes . Klorofyll fungerar som en fotokatalysator [1] .
• Den ryska tekniken för användning av fotokatalys - luftrening och desinfektion, användes först på order av försvarsministeriet för att neutralisera luften i kammare där kemiska krigföringsmedel är avaktiverade. [2]
• Rening och desinfektion av luft genom fotokatalys [3] . Fotokatalysatorn av titandioxid avsätts på ytan av en luftgenomsläpplig katalysatorbärare antingen genom nanosprayning (vanligtvis används en kemisk fiber) eller genom värmebehandling som görs tillgänglig genom att använda poröst glas som katalysatorbärare . Under inverkan av fotokatalys kan organiska föreningar , flyktiga kemikalier, lukter, virus och bakterier, formaldehyd , acetaldehyd och andra sönderdelas till ofarliga vattenmolekyler (H 2 O) och koldioxid (CO 2 ) [4] .
• Studier av effekterna av fotokatalys på människokroppen. Lösa problemen med traditionella bakteriedödande "kvarts"-lampor genom att ersätta dem med underhållsfria fotokatalytiska. Kvicksilver ultravioletta bestrålare kan endast användas om det inte finns några människor i lokalerna - hård UV-strålning (intervall B och C, skadligt för bakterier) är farligt för människokroppen, dessutom, under driften av sådana lampor, okontrollerad frisättning av ozon inträffar, och själva fotokatalysen inom detta område kan ultraviolett ljus orsaka uppkomsten av genotoxiska kinoner under nedbrytningen av bisfenol A, som finns i stora mängder i plastskålar. Dessutom kan personer inte vistas i rummet under UV-B- och UV-C-drift. Men när man ändrar strålningsområdet till UV-A, ändrar detta ämne (Busfenol A) inte sin fysiska struktur, utan förblir ett fast ämne. [5] Industriell produktion av luftreningsanordningar för säker drift i närvaro av personer som använder den säkra UV-A-serien i Ryssland började år 2000.
• Fotokatalytisk omvandling av solenergi. Heterogena, homogena och molekylärt strukturellt organiserade system: en samling vetenskapliga artiklar [6] [7] .
• Spjälkning av vatten i syre och väte. Intresset för billiga sätt att få gratis vätgas växer i takt med att ekonomin växer och omsorgen om miljön – nya miljövänliga transportsätt har bland annat en vätgasmotor. [8] . Effektiv fotokatalysator i det ultravioletta området baserad på tantaloxid -  NaTaO 3 med nickeloxidkatalysator . Ytan på tantaloxidkristaller är täckt med spår med ett steg på 3–15 nm med nanoteknologiska metoder . NiO-partiklar, på vilka gasformigt väte frigörs, finns vid kanterna av fårorna, gasformigt syre frigörs från fårorna. [9]
• Japansk teknologi för användning av fotokatalys - självrengörande väggar, tak, speglar [10] .
• Titandioxid fotokatalyserar. Akira Fujishima, Tata N. Rao, Donald Tryk. Institutionen för tillämpad kemi, School of Engineering, University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan. Godkänd 10 mars 2000. // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 1 (2000) 1–21.
• Oxidation av organiska föroreningar med hjälp av magnetiska partiklar belagda med titandioxid nanopartiklar och aktiverade av ett magnetfält under påverkan av ultraviolett [11] .
• Användning av tantaloxid i självrengörande beläggningar. Fria radikaler [12] genererade på Ta 5 O x oxiderar organiska föreningar . [13]

Se även

• hydrofil beläggning
• Fotodissociation
• Fotoelektrokemisk cell
• Fotokatalytisk betong

Anteckningar

1. ↑ Balashev K.P. Fotokatalytisk omvandling av solenergi, Soros Educational Journal , 1998, nr 8
2. ↑ Om tillämpligheten av fotokatalys för förstörelse av kemiska krigföringsmedel . Hämtad 21 maj 2016. Arkiverad från originalet 30 april 2016. (obestämd)
3. ↑ Fotokatalytisk luftrening. Evgeny Nikolaevich Savinov, doktor i kemivetenskap, professor vid institutionen för fysikalisk kemi, Novosibirsk State University, chef. grupp av fotokatalys på halvledare. Institute of Catalysis SB RAS Arkiverad 15 april 2012 på Wayback Machine 1997.
4. ↑ Carp, O.; Huisman, C.L.; Reller, A. Fotoinducerad reaktivitet av titandioxid. Progress in Solid State Chemistry 2004 , 32(2004), 33-177.
5. ↑ Bildning av genotoxiska kinoner vid bestrålning av bisfenol-A med UV-strålning i "C"-intervallet 254nm. . (obestämd)
6. ↑ Acad. Sciences of the USSR, Sib. Institutionen, Katalysinstitutet; resp. ed. K. I. Zamaraev, V. N. Parmon
7. ↑ Instansdetaljer | Elektronisk katalog . Hämtad 21 maj 2016. Arkiverad från originalet 3 augusti 2016. (obestämd)
8. ↑ Utvecklingsstrategi för fotokatalysatorer för synligt ljus för vattennedbrytning - Akihiko Kudo, Hideki Kato1 och Issei Tsuji Chemistry Letters Vol. 33 ( 2004 ), nr. 12 s. 1534
9. ↑ Vattenklyvning genom fotokatalys. Erhålla fritt väte . Hämtad 21 maj 2016. Arkiverad från originalet 11 juni 2016. (obestämd)
10. ↑ Fotokatalystillämpningar av titandioxid Ti02 - TitaniumArt.com . Hämtad 22 februari 2007. Arkiverad från originalet 20 februari 2007. (obestämd)
11. ↑ Kostedt, WL, IV.; Drwiega, J; Mazyck, DW; Lee, S.-W.; Sigmund, W.; Wu, C.-Y.; Chadik, P. Magnetiskt aktiverad fotokatalytisk reaktor för fotokatalytisk oxidation av vattenhaltiga faser av organiska föroreningar. Environmental Science & Technology 2005 , 39(20), 8052-8056.
12. ↑ Snapcat fotokatalytisk oxidation med titandioxid (2005) . Calutech UV Air. Hämtad 5 december 2006. Arkiverad från originalet 21 februari 2012. (obestämd)
13. ↑ Forskning om rengöring av ytor med fotokatalys . Hämtad 21 maj 2016. Arkiverad från originalet 15 juni 2016. (obestämd)

• Artemiev Yu.M., Ryabchuk V.K. Introduktion till heterogen fotokatalys. - 1999., St Petersburg: Ed. St. Petersburg. universitet – 304 sid.

Länkar

• Lexikon
• material
• Fotokatalysteknik och förebyggande av nosokomial infektion
• Katalysinstitutet SB RAS