fotokataliza

La fotocatálisis es un proceso en el que ciertas sustancias, denominadas fotocatalizadores, aceleran reacciones químicas tras absorber luz. En la electroquímica ambiental y la química de materiales, los fotocatalizadores más usados son semiconductores como el dióxido de titanio (TiO2) y el óxido de zinc (ZnO). Al incidir fotones con energía igual o superior a la banda prohibida, se generan pares electrón–hueco que participan en reacciones redox en la superficie. Los huecos tienden a oxidar agua u otros sustratos para formar radicales hidroxilo, mientras que los electrones reducen oxígeno a especies superóxido. Estas especies activas oxidan contaminantes orgánicos y, en muchos casos, mineralizan compuestos a CO2 y H2O.

Los fotocatalizadores pueden utilizarse en suspensión o inmovilizados sobre sustratos, lo que facilita su recuperación y aplicación. El TiO2 en su forma anatasa es el material más estudiado por su estabilidad, disponibilidad y baja toxicidad; no obstante, su banda es mayoritariamente sensible a la luz ultravioleta, lo que limita el uso de la radiación solar. Para aprovechar la luz visible, se investigan dopajes, combinaciones de semiconductores y estructuras de heterouniones. Otros materiales —como ZnO, SrTiO3 o sistemas de cadmio y sulfuro— se exploran con consideraciones sobre estabilidad y toxicidad.

Aplicaciones comunes incluyen el tratamiento de aguas y aire, descomposición de contaminantes orgánicos, decoloración de colorantes y superficies antimicrobianas o autolimpiantes. La fotocatálisis también tiene impactos en la desinfección, la conservación de materiales y, en investigación, en la generación de fuels solares o la captura de CO2. Desafíos actuales abarcan la eficiencia bajo luz solar, la recombinación de portadores y la escalabilidad ambiental. Históricamente, el campo se consolidó tras demostraciones tempranas en TiO2 a partir de los años 1970 y 1980.