Come funzionano i Fotocatalizzatori
I fotocatalizzatori sono materiali in grado di accelerare le reazioni chimiche quando vengono esposti alla luce di una determinata lunghezza d’onda. Questi materiali sono comunemente composti da ossidi metallici, solfuri metallici, ossisolfuri, ossinitruri e loro compositi.
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Le sostanze fotocatalitiche hanno la capacità di smaltire una varietà di sostanze chimiche organiche, petrolchimiche e farmaceutiche, oltre che di disinfettare da una vasta gamma di agenti patogeni. Particelle nanometriche di ossido di metallo come biossido di titanio TiO2 e semiconduttori a base di tungsteno WO3 hanno dimostrato attività antibatterica.
Il Ruolo dei Semiconduttori nella Fotocatalisi
La fotocatalisi avviene in presenza di semiconduttori e luce. Il semiconduttore che assorbe la luce e funge da catalizzatore è conosciuto come fotocatalizzatore. La fotocatalisi coinvolge la generazione di una coppia elettrone-lacuna dall’esposizione di un materiale semiconduttore alla luce.
Quando un fotocatalizzatore viene illuminato con la giusta lunghezza d’onda, un elettrone della banda di valenza viene eccitato alla banda di conduzione, generando una lacuna nella banda di valenza. Queste particelle cariche vengono utilizzate per promuovere reazioni di ossidazione e riduzione.
Tipologie di Reazioni in Fotocatalisi
Le reazioni fotocatalitiche possono essere omogenee (quando sia il semiconduttore che il reagente si trovano nella stessa fase) o eterogenee (quando semiconduttore e reagente sono in fasi diverse). Quando esposto alla luce in presenza di vapore acqueo, il fotocatalizzatore produce radicali idrossilici e anione superossido, che permettono l’ossidazione di composti organici volatili in anidride carbonica e acqua.
Vantaggi dei Fotocatalizzatori
In confronto alle tecniche tradizionali di purificazione dell’aria e dell’acqua, i fotocatalizzatori offrono numerosi vantaggi, come la distruzione degli inquinanti anziché il loro trasferimento su un substrato, la degradazione degli inquinanti a temperatura ambiente, l’economicità e il basso consumo energetico, e la capacità di adattarsi a una vasta gamma di inquinanti.
