Фотокатализ

Фотокатализ - ускорение химической реакции, обусловленное обоюдным действием катализатора и облучением от квантов света. Фотокатализатор поглощает квант света, переходит в возбуждённое состояние и запускает цепь окислитльно‑восстановительных превращений, оставаясь при этом химически неизменным.

При фотогенерируемом катализе фотокаталитическая активность зависит от способности катализатора создавать пары электрон-дырка, которые генерируют свободные радикалы, способные вступать во вторичные реакции.

Термин Фотокатализ образован из 2^х греческих слов - катализ (разрушение) и фотос (свет).
Использование катализа людьми известно с древних времен, например, для изготовления вина и уксуса.
Процесс фотокатализа представляет собой ускорение химических реакций под действием света в присутствии (обычно - на поверхности) фотокатализаторов - веществ, поглощающих кванты света и многократно вступающих с участниками химической реакции в промежуточные взаимодействия, восстанавливая cвой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий.

Технологический процесс:

• поглощение света: фотокатализатор поглощает фотон с энергией ≥ ширины запрещённой зоны;
• генерация носителей заряда: в зоне проводимости образуются электроны (e⁻), в валентной зоне — дырки (h⁺);
• реакция окисления: h⁺ + H₂O → •OH (гидроксильный радикал);
• восстановление: e⁻ + O₂ → O₂⁻• (супероксидный анион);
• окисление субстрата активными формами кислорода (АФК);
• регенерация катализатора.

После передачи окислительного эквивалента фотокатализатор возвращается в исходное состояние.
Ныне интерес вызывает создание фотокатализаторов, активных в видимом свете, с высокой селективностью и стабильностью, пригодных для промышленного внедрения.