fotokatalyysiä

Fotokatalyysi on kemiallinen prosessi, jossa valon absorbointi aktivoi katalyyttimolekyylin, joka nopeuttaa kemiallisten reaktioiden etenemistä ilman itseään kuluttamatta. Prosessi on keskeinen monissa luonnollisissa ja synteettisissä prosesseissa, kuten kasvien fotosynteesissä ja ympäristöpuhdistuksessa. Fotokatalyysissä käytetään yleensä valoa, kuten ultraviolettivaloa tai näkyvää valoa, joka aktivoi katalyyttinä toimivan aineen, kuten titaanidioksidin (TiO₂) tai metallioksidit.

Fotokatalyysin periaate perustuu valon absorboitumiseen katalyyttimateriaalissa, mikä johtaa elektronien energiatilan muutokseen ja vapaiden elektronien sekä reikien muodostumiseen. Nämä vapaat elektronit ja reikät voivat sitten osallistua kemiallisiin reaktioihin, kuten hapettumiseen tai pelkistymiseen. Esimerkiksi TiO₂:lla fotokatalyyttinen reaktio voi johtaa orgaanisten epäpuhtauksien hajottamiseen vedeksi ja hiilidioksidiksi valon ja hapen läsnäollessa.

Fotokatalyysiä sovelletaan ympäristötekniikassa, kuten vesipuhdistuksessa ja ilmanpuhdistuksessa, koska se voi hajottaa myrkyllisiä aineita, kuten pestisidejä ja raskasmetalleja. Prosessi on myös tutkittu energiantuotannossa, esimerkiksi vesikaasun tuotannossa, jossa vesi hajotetaan vedyn ja hapen avulla valon avulla. Fotokatalyyttisten materiaalien kehittämistä pyritään parantamaan niiden tehokkuutta ja valoa absorboivaa spektriä laajentamaan näkyvän valon alueelle.

Fotokatalyysin etuja ovat sen ympäristöystävällisyys ja energiatehokkuus, mutta haasteita ovat katalyyttien korkeat valmistuskustannukset ja valon absorboinnin rajoitukset. Tutkimus keskittyy kehittämään uusia, edullisempia ja tehokkaampia fotokatalyyttisiä materiaaleja, kuten orgaanisia ja epäorgaanisten yhdisteiden seoksia.