fotokatalizatorem

Fotokatalizator to substancja lub materiał, który pod wpływem światła generuje nośniki ładunku (elektrony i dziury) na swojej powierzchni, co umożliwia reakcje redoks i degradację zanieczyszczeń bez zużycia samego katalizatora. Najczęściej stosowanym fotokatalizatorem jest dwutlenek tytanu TiO2, zwłaszcza w fazie anatase. Istnieją także inne materiały półprzewodnikowe, takie jak ZnO, g-C3N4 (grafitowy azotowy węgiel) oraz różne układy heterojointowe, które łączą kilka materiałów, aby poprawić aktywność w odpowiedzi na światło.

Zastosowania obejmują oczyszczanie wody i powietrza (rozkład związków organicznych, dezynfekcję, usuwanie zapachów), a także samoczyszczące powierzchnie oraz fotokatalityczną produkcję wodoru i inne procesy chemiczne. Mechanizm polega na wytwarzaniu elektronów i dziur po naświetleniu; elektrony redukują tlen, a dziury utleniają związki organiczne lub wodę, tworząc silne utleniacze (rodniki hydroksylowe i nadtlenkowe). Aby poszerzyć zakres działania na światło widzialne, prowadzi się dopowanie, tworzenie układów heterojunction, łączenie z materiałami przewodzącymi (np. grafenem) oraz formowanie nanostruktur o dużej powierzchni. W praktyce pojawiają się wyzwania, takie jak szybka rekombinacja ładunków, ograniczona stabilność i wydajność, trudności z odzyskiem katalizatora oraz koszty eksploatacyjne. Mimo to fotokataliza pozostaje aktywnym obszarem badań ze względu na potencjał w ochronie środowiska i energetyce.