Fotocatálisis

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La fotocatálisis es la aceleración de una reacción química debido a la acción combinada de un catalizador y la irradiación de luz . En la catálisis fotogenerada, la actividad fotocatalítica depende de la capacidad del catalizador para crear pares electrón - hueco , que generan radicales libres que pueden entrar en reacciones secundarias.

El término fotocatálisis se deriva de dos palabras griegas: "catálisis" (destrucción) y "fotos" (luz). El uso de la catálisis por parte de los humanos se conoce desde la antigüedad, por ejemplo, para hacer vino y vinagre. El proceso de fotocatálisis es la aceleración de reacciones químicas bajo la acción de la luz en presencia (generalmente en la superficie) de fotocatalizadores, sustancias que absorben cuantos de luz y entran repetidamente en interacciones intermedias con los participantes en la reacción química, restaurando su composición química. después de cada ciclo de dichas interacciones [1].

Ejemplos

• El proceso de fotosíntesis natural . La clorofila actúa como fotocatalizador [1] .
• La tecnología rusa para el uso de la fotocatálisis -purificación y desinfección del aire- fue utilizada por primera vez por orden del Ministerio de Defensa para neutralizar el aire de las cámaras en las que se desactivan los agentes de guerra química. [2]
• Purificación y desinfección del aire por fotocatálisis [3] . El fotocatalizador de dióxido de titanio se deposita sobre la superficie de un portador de catalizador permeable al aire ya sea mediante nanopulverización (normalmente se usa una fibra química) o mediante un tratamiento térmico disponible mediante el uso de vidrio poroso como portador de catalizador . Bajo la acción de la fotocatálisis , los compuestos orgánicos , los productos químicos volátiles, los olores, los virus y las bacterias, el formaldehído , el acetaldehído y otros pueden descomponerse en moléculas inofensivas de agua (H 2 O) y dióxido de carbono (CO 2 ) [4] .
• Estudios de los efectos de la fotocatálisis en el cuerpo humano. Resolviendo los problemas de las tradicionales lámparas germicidas de "cuarzo" reemplazándolas por otras fotocatalíticas libres de mantenimiento. Los irradiadores ultravioleta de mercurio solo se pueden usar si no hay personas en las instalaciones: la radiación ultravioleta fuerte (rango B y C, dañino para las bacterias) es peligrosa para el cuerpo humano, además, durante el funcionamiento de tales lámparas, la liberación incontrolada de ozono se produce, y la propia fotocatálisis en este rango de luz ultravioleta puede provocar la aparición de quinonas genotóxicas durante la descomposición del bisfenol A, contenido en grandes cantidades en platos de plástico. Además, las personas no pueden estar en la habitación durante la operación UV-B y UV-C. Sin embargo, al cambiar el rango de radiación a UV-A, esta sustancia (Busfenol A) no cambia su estructura física, permaneciendo sólida. [5] La producción industrial de dispositivos de purificación de aire para un funcionamiento seguro en presencia de personas que utilizan la gama UV-A segura en Rusia comenzó en 2000.
• Conversión fotocatalítica de la energía solar. Sistemas heterogéneos, homogéneos y moleculares estructuralmente organizados: una colección de artículos científicos [6] [7] .
• La división del agua en oxígeno e hidrógeno. El interés en formas baratas de obtener hidrógeno gratis está creciendo con el crecimiento de la economía y la preocupación por el medio ambiente: los nuevos modos de transporte ecológicos, entre otros, tienen un motor de hidrógeno. [8] . Fotocatalizador eficaz en el rango ultravioleta a base de óxido de tantalio  -NaTaO 3 con catalizador de óxido de níquel . La superficie de los cristales de óxido de tantalio se cubre con surcos con un paso de 3 a 15 nm utilizando métodos de nanotecnología . Las partículas de NiO, sobre las cuales se libera hidrógeno gaseoso, se ubican en los bordes de los surcos, el oxígeno gaseoso se libera de los surcos. [9]
• Tecnología japonesa para el uso de fotocatálisis - paredes, techos, espejos autolimpiantes [10] .
• Fotocatálisis de dióxido de titanio. Akira Fujishima, Tata N. Rao, Donald Tryk. Departamento de Química Aplicada, Escuela de Ingeniería, Universidad de Tokio, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokio 113-8656, Japón. Aceptado el 10 de marzo de 2000. // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 1 (2000) 1–21.
• Oxidación de contaminantes orgánicos utilizando partículas magnéticas recubiertas de nanopartículas de dióxido de titanio y activadas por un campo magnético bajo la influencia de los rayos ultravioleta [11] .
• Uso de óxido de tantalio en recubrimientos autolimpiantes. Los radicales libres [12] generados en Ta 5 O x oxidan compuestos orgánicos . [13]

Véase también

• recubrimiento hidrofílico
• Fotodisociación
• Célula fotoelectroquímica
• Hormigón fotocatalítico

Notas

1. ↑ Balashev K. P. Conversión fotocatalítica de energía solar, Soros Educational Journal , 1998, No. 8
2. ↑ Sobre la aplicabilidad de la fotocatálisis para la destrucción de agentes de guerra química . Consultado el 21 de mayo de 2016. Archivado desde el original el 30 de abril de 2016. (indefinido)
3. ↑ Purificación de aire fotocatalítica. Evgeny Nikolaevich Savinov, Doctor en Ciencias Químicas, Profesor del Departamento de Química Física, Universidad Estatal de Novosibirsk, Director. grupo de fotocatálisis sobre semiconductores. Instituto de Catálisis SB RAS Archivado el 15 de abril de 2012 en Wayback Machine , 1997.
4. ↑ Carpa, O.; Huisman, CL; Reller, A. Reactividad fotoinducida del dióxido de titanio. Progreso en Química de Estado Sólido 2004 , 32(2004), 33-177.
5. ↑ Formación de quinonas genotóxicas tras la irradiación de bisfenol-A con radiación UV en el rango "C" de 254 nm. . (indefinido)
6. ↑ Academia. Ciencias de la URSS, Sib. Departamento, Instituto de Catálisis; resp. edición K. I. Zamaraev, V. N. Parmon
7. ↑ Detalles de la instancia | catálogo electrónico . Consultado el 21 de mayo de 2016. Archivado desde el original el 3 de agosto de 2016. (indefinido)
8. ↑ Estrategia de desarrollo de fotocatalizadores de luz visible para la descomposición del agua: Akihiko Kudo, Hideki Kato1 e Issei Tsuji Chemistry Letters vol. 33 ( 2004 ), núm. 12 p.1534
9. ↑ Separación de agua por fotocatálisis. Obtención de hidrógeno libre . Consultado el 21 de mayo de 2016. Archivado desde el original el 11 de junio de 2016. (indefinido)
10. ^ Aplicaciones de fotocatálisis de dióxido de titanio Ti02-TitaniumArt.com . Consultado el 22 de febrero de 2007. Archivado desde el original el 20 de febrero de 2007. (indefinido)
11. ↑ Kostedt, WL, IV.; Drwieg, J; Mazyck, DW; Lee, SW-W.; Sigmund, W.; Wu, C.-Y.; Chadik, P. Reactor fotocatalítico activado magnéticamente para la oxidación fotocatalítica de fases acuosas de contaminantes orgánicos. Ciencia y tecnología ambiental 2005 , 39(20), 8052-8056.
12. ↑ Oxidación fotocatalítica de Snapcat con dióxido de titanio (2005) . Aire ultravioleta Calutech. Consultado el 5 de diciembre de 2006. Archivado desde el original el 21 de febrero de 2012. (indefinido)
13. ↑ Investigación sobre limpieza de superficies con fotocatálisis . Consultado el 21 de mayo de 2016. Archivado desde el original el 15 de junio de 2016. (indefinido)

• Artemiev Yu.M., Ryabchuk V.K. Introducción a la fotocatálisis heterogénea. - 1999., San Petersburgo: Ed. San Petersburgo. Universidad – 304 pág.

Enlaces

• Diccionario
• materiales
• Tecnología de fotocatálisis y prevención de infecciones nosocomiales
• Instituto de Catálisis SB RAS