fotocatalitici

I materiali fotocatalitici sono sostanze che, esposte alla luce, generano coppie elettrone-lacuna in grado di guidare reazioni redox sulla loro superficie. Questo li rende in grado di accelerare o innescare trasformazioni chimiche senza essere consumati, ad esempio degradando inquinanti organici, disinfettando superfici o favorendo la produzione di idrogeno tramite la scissione dell’acqua.

Il materiale più studiato è il bios TiO2, in particolare la forma anatasa, con un bandgap di circa 3,2 eV, attivo principalmente sotto luce ultravioletta. Per estendere l’attività alla luce visibile presente nell’ambiente si ricorre a modifiche come doping con azoto o altri elementi, formazione di heterojunzioni o l’uso di cocatalizzatori. Altri fotocatalizzatori importanti includono ZnO, g-C3N4 e determinate perovskiti; le prestazioni dipendono dalla superficie specifica, dalla cristallinità e dalla stabilità.

Le applicazioni tipiche comprendono la purificazione dell’aria e delle acque, la mineralizzazione di inquinanti organici, la disinfezione di superfici e, in ambito energetico, la produzione di idrogeno e il CO2 reduction. Le prestazioni reali dipendono da fattori quali l’assorbimento della luce, la separazione dei portatori di carica e la resistenza alle ricombinazioni.

Le sfide principali riguardano la ricombinazione pacifica degli elettroni e delle lacune, la necessità di utilizzare la luce visibile, la scalabilità e la stabilità a lungo termine. Storicamente, la fotocatalisi è stata promossa dalla dimostrazione di Fujishima e Honda nel 1972 con TiO2 per la scissione dell’acqua sotto luce UV. Le metriche di valutazione includono velocità di degrado, mineralizzazione TOC e resa quantistica apparente. Aspetti ambientali e di sicurezza richiedono attenzione all’uso di nanoparticelle e agli impatti ecologici.