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Home Chimica

Fotocatalizzatori

di Chimicamo
20 Novembre 2022
in Chimica, Chimica Generale
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Fotocatalizzatori-chimicamo

Fotocatalizzatori-chimicamo

I fotocatalizzatori sono materiali che, a seguito di interazione con la luce a una data lunghezza d’onda, sono in grado di  accelerare una reazione chimica.

Sommario nascondi
1 Semiconduttori
2 Fotocatalisi
3 Vantaggi

I fotocatalizzatori sono tipicamente costituiti da ossidi metallici, solfuri metallici, ossisolfuri, ossinitruri e loro compositi

Sono  sostanze  che hanno la tendenza a degradare una varietà di sostanze chimiche organiche, petrolchimiche e farmaceutiche e a disinfettare da una vasta gamma di agenti patogeni.

Nanoparticelle di ossido di metallo come ossido di zinco ZnO e biossido di titanio TiO2, stannato di zinco  Zn2SnO4  e materiali semiconduttori a base di ossido di tungsteno WO3 hanno attività antibatteriche.

Semiconduttori

La fotocatalisi avviene in presenza di un semiconduttore e la luce. Il substrato che assorbe la luce e funge da catalizzatore è noto come fotocatalizzatore che è un semiconduttore. La fotocatalisi è quindi un fenomeno in cui una coppia elettrone-lacuna è generata dall’esposizione di un materiale semiconduttore alla luce.

Quando un fotocatalizzatore è esposto alla luce della lunghezza d’onda opportuna l’energia dei fotoni è assorbita da un elettrone della banda di valenza ed è eccitato fino alla banda di conduzione. In questo processo è creata una lacuna  h+ nella banda di valenza.

Questo elettrone eccitato è utilizzato per ridurre un accettore in cui è utilizzata una lacuna per l’ossidazione delle molecole del donatore.

Il destino dell’elettrone eccitato e della lacuna è deciso dalle posizioni relative delle bande di conduzione e di valenza del semiconduttore e dai livelli redox del substrato.

Fotocatalisi

Le reazioni fotocatalitiche possono essere classificate in due tipi in base all’aspetto dello stato fisico dei reagenti e si classificano come

  • omogenea: quando sia il semiconduttore che il reagente si trovano nella stessa fase, cioè gas, solido o liquido
  • eterogenea: quando sia il semiconduttore che il reagente si trovano in fasi diverse
  Tellururo di gallio

Quando il fotocatalizzatore è esposto alla luce in presenza di vapore acqueo, si formano due sostanze altamente reattive: i radicali idrossilici · OH e l’ anione superossido O2–. Ciò consente l’ossidazione dei Composti Organici Volatili presenti nell’aria e delle sostanze organiche tossiche in anidride carbonica e acqua a temperatura ambiente con sorgente luminosa.

Vantaggi

Il fotocatalizzatore presenta i seguenti vantaggi rispetto alle tecnologie tradizionali di purificazione dell’aria e dell’acqua:

  • distruzione dell’inquinante piuttosto che un semplice trasferimento su un substrato
  • degradazione dell’inquinante a temperatura e pressione ambiente
  • economicità e basso consumo energetico
  • adattabilità per un’ampia gamma di inquinanti
Tags: biossido di titaniofotocatalisiossido di zincosemiconduttorisuperossido

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Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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