La fotocatalisi eterogenea, un processo ampiamente utilizzato in diverse reazioni, coinvolge catalizzatori e reagenti in fasi separate. Questa tecnologia si basa sulla catalisi eterogenea, la fotochimica, la spettroscopia, i semiconduttori e gli isolanti.
Fotocatalizzatori eterogenei
I fotocatalizzatori eterogenei sono principalmente composti da ossidi di metalli di transizione e semiconduttori. Questi materiali presentano una banda proibita che impedisce il ricongiungimento di elettroni e buchi generati durante la fotoattivazione.
Durante il processo fotocatalitico, un semiconduttore assorbe fotoni con energia sufficiente per far passare un elettrone dalla banda di valenza a quella di conduzione, creando un buco positivo. Uno dei semiconduttori più utilizzati in questo contesto è il biossido di titanio (TiO2) per le sue proprietà favorevoli e il basso costo.
Meccanismo
Il meccanismo della reazione ossidativa coinvolge i buchi positivi che interagiscono con l’umidità per generare radicali ossidrili (•OH). Questo innesca la successiva reazione ossidativa sulla superficie del materiale ossidico.
Le reazioni ossidative includono la formazione di idrossili e perossidi, mentre le reazioni riduttive coinvolgono la riduzione dell’ossigeno. I radicali ossidrili sono cruciali nell’ossidazione di inquinanti atmosferici come i composti organici volatili e altre molecole dannose come l’acido cloridrico, l’anidride solforosa, il monossido di carbonio, l’ammoniaca e il metano.
In conclusione, la fotocatalisi eterogenea si dimostra un processo versatile e efficace per ridurre l’inquinamento atmosferico e degradare una vasta gamma di sostanze dannose, sfruttando le proprietà dei semiconduttori nel catalizzare reazioni fotochimiche.
