فتوکاتالیست

  • مقدمه:

کاتالیزور ماده ای است که سرعت واکنش شیمیایی را افزایش می دهد و در طول واکنش مصرف نمی شود. فتوکاتالیست ها یا کاتالیزورهای نوری گروهی از کاتالیزورها هستندکه عملکرد خود را با قرار گرفتن در معرض تابش نور نشان می دهند.  تکنولوژی فوتوکاتالیست­ ها به طور وسیع از سال 1970میلادی مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات بسیاری با هدف درک فرایندهای اساسی و ساختاری و افزایش کارآیی فوتوکاتالیست ­ها به ویژه در پدیده­های محیطزیستی برای کنترل آلودگی آب، هوا و خاک انجام شده است. از فتوکاتالیست های رایج می توان به TiO2، ZnO، CdS،ZnO2   و SnO2 اشاره کرد. فرایند فوتوکاتالیستی به­ طور موفقیت ­آمیزی برای حذف دامنه گسترده­ای از آلاینده ­ها مانند آلکان ­ها، آلکن­ ها، الکل­ ها، رنگ­ ها، PCBها، فنل ­ها، سورفکتانت ­ها، هیدروکربن های کلردار،ترکیبات نیتروژنه، هیدروکربن­ های آروماتیک، آفت­کش ­ها به­ کار ­رفته است. با توجه به مطالعه فوتوکاتالیست ­های متفاوت، بهترین نتایج مربوط به TiO2 است. طبق گزارش های موجود فوتوکاتالیست  TiO2 باعث نابودی میکروارگانیس م­ها شده و زمانی که برای تصفیه آب آشامیدنی بکار می رود باعث تولید تری­ هالومتان ­ها نمی­ گردد. بنابراین این روش به دلیل توانایی غلبه بر تولید تری­ هالومتان­ ها ودیگر محصولات جانبی کلردار شده موجود درآب­ های آشامیدنیِ کلرزنی شده، به عنوان یک روش جایگزین برای گندزدایی سیستم­های تصفیه قابل استفاده است.

  • اساس فتوکاتالیست ها:

در فرایند اکسیداسیون فوتوکاتالیتیکی آلاینده ­های آلی در حضور فوتوکاتالیست ­های نیمه رسانا مانند TiO2 و ZnO، یک منبع پرانرژی نور و یک عامل اکسید کننده مانند اکسیژن یا هوا تخریب می­ گردند. تنها فوتون­ هایی با انرژی بیشتر از انرژی شکاف نواری فوتوکاتالیست­ های نیمه رسانا می­ توانند موجب تهییج الکترون ­های لایه ظرفیت و پیشروی فرایند شوند. جذب فوتون­ هایی با انرژی کمتر از انرژی شکاف نواری یا با طول موج بلندتر موجب اتلاف انرژی به صورت گرما می ­گردد.

فوتوکاتالیست­ ها نیمه رسانا بوده و از نظر انرژی دارای ساختار نواری هستند . سطوح انرژی که مربوط به پیوند کوالانسی میان اتم ­ها است نوار ظرفیت و سطوح انرژی دیگر که در مکان بالاتری قرارگرفته­ اند نوار رسانش نامیده می­ شوند. منطقه تهییج که از بالای نوار ظرفیت پر شده و تا زیر نوار رسانش خالی گسترده شده است را شکاف نواری یا شکاف انرژی می ­نامند که تعیین کننده حساسیت نیمه­ رسانا به طول موج تابش است. جذب تابشی که انرژی برابر یا بیشتر از شکاف نواری نیمه ­رسانا داشته باشد، باعث ارتقاء الکترون از نوار والانس به نوار رسانش شده و ایجاد حفره ­هایی در نوارظرفیت می ­نماید که به این طریق جفت الکترون- حفره­ در نیمه رسانا ایجاد می­گردد. حفره مثبت به­ وجود آمده به­ طور مستقیم آلاینده ­ها را اکسید کرده یا موجب اکسید شدن آب و تولید رادیکال­ های هیدروکسیل می ­گردد و این درحالی است که الکترون­ انتقال یافته به لایه رسانش، اکسیژن جذب شده به سطح فوتوکاتالیست را کاهش می ­دهد.

0 0 رای ها
Article Rating
اشتراک در
اطلاع از
guest

0 Comments
قدیمی‌ترین
تازه‌ترین بیشترین رأی
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها
تمامی حقوق این سایت محفوظ است هرگونه کپی برداری ممنوع است
0
افکار شما را دوست داریم، لطفا نظر دهید.x