fotokatalyyssä

Fotokatalyysi on prosessi, jossa valoenergiaa absorboiva aine, eli fotokatalyytti, edistää kemiallista reaktiota. Tämä reaktio ei tapahtuisi tai tapahtuisi huomattavasti hitaammin ilman fotokatalyytin läsnäoloa. Fotokatalyytti itse ei kulu reaktiossa, vaan se voi osallistua useisiin sykleihin. Yleisimmin käytettyjä fotokatalyyttejä ovat puolijohteet, kuten titaanidioksidi (TiO2) ja sinkkioksidi (ZnO). Nämä materiaalit absorboivat UV-valoa, mikä saa aikaan elektronien siirtymisen valenssivyöltä johtavuusvyölle. Tämä luo elektroni-aukko-pareja, jotka voivat reagoida ympäröivien molekyylien, kuten veden tai hapen, kanssa muodostaen voimakkaita hapettavia tai pelkistäviä aineita, kuten hydroksyyliradikaaleja (•OH) ja superoksidi-anioneja (O2•−).

Näiden reaktiivisten happilajien avulla fotokatalyysiä voidaan hyödyntää monissa sovelluksissa. Yksi merkittävimmistä käyttökohteista on ympäristöteknologia, kuten ilman ja veden puhdistus. Fotokatalyysillä voidaan hajottaa orgaanisia epäpuhtauksia, kuten hajuja, VOC-yhdisteitä ja jopa bakteereja ja viruksia. Lisäksi fotokatalyyttisiä pinnoitteita käytetään itsepuhtaana pitävissä materiaaleissa, kuten rakennusmateriaaleissa ja tekstiileissä. Tutkimusta tehdään myös aurinkoenergian hyödyntämisessä, esimerkiksi vedyn tuotannossa fotokatalyyttisellä vedynkehityksellä tai hiilidioksidin pelkistämisessä polttoaineiksi. Aurinkokennojen tehokkuuden parantamisessa ja lääketieteellisissä sovelluksissa, kuten syöpäsolujen kohdennetussa tuhoamisessa, tutkitaan myös fotokatalyysin potentiaalia.