fotocatálisis

La fotocatálisis es un proceso acelerado por la luz en el que un semiconductor, al estar iluminado, genera pares electrón-hueco en su estructura y desencadena reacciones redox en la superficie del catalizador para transformar o mineralizar contaminantes presentes en medios líquidos o gaseosos.

En condiciones adecuadas, la excitación electrónica produce electrones en la banda de conducción y huecos en la banda de valencia. Estos portadores generan especies reactivas de oxígeno, como radicales hidroxilo y superóxido, que atacan moléculas orgánicas y pueden mineralizarlas a CO2 y H2O. La fotocatálisis suele estudiarse principalmente en sistemas heterogéneos, donde el catalizador está en una fase distinta de las sustancias de reacción.

Los fotocatalizadores más investigados son semiconductores como el dióxido de titanio TiO2, el óxido de zinc ZnO y el grafito nitruro de carbono g-C3N4. TiO2 es estable, no tóxico y económico, pero su activación está mayoritariamente en UV; por ello se exploran dopantes, biosintonías y composites para activar la luz visible y mejorar la eficiencia y la separación de portadores.

Entre las aplicaciones destacan el tratamiento de aguas y aire para eliminar contaminantes orgánicos y microorganismos, la desinfección de superficies y la purificación del aire, y la investigación hacia la producción de hidrógeno mediante fotocatálisis de agua en celdas fotoelectroquímicas. Los retos incluyen aumentar la actividad en visible, reducir la recombinación de portadores, facilitar la recuperación del catalizador y garantizar la escalabilidad y el costo-eficiencia.