Photocatalysis (original) (raw)
التحفيز الضوئي هو عملية تسريع لمعدل سرعة تفاعل ضوئي باستخدام حفاز ملائم. يستلزم لحدوث تفاعل التحفيز الضوئي وجود حفاز يتأثر بفوتونات الضوء ليصل إلى حالة مثارة يتفاعل جراءها مع مادة متفاعلة موجودة في الوسط. فعلى سبيل المثال، تحدث عملية امتصاص للضوء لركازة في تفاعل التفكك الضوئي؛ ويعتمد نشاط التحفيز الضوئي على مقدرة الحفاز على تشكيل جذور كيميائية قادرة على الدخول في تفاعلات ثانوية. يمكن التمييز حسب أطوار المواد المتفاعلة بين التحفيز الضوئي المتجانس وغير المتجانس. من أشهر الأمثلة على تلك التفاعلات إجراء تحليل كهربائي للماء ضوئياً باستخدام ثنائي أكسيد التيتانيوم TiO2.
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| dbo:abstract | التحفيز الضوئي هو عملية تسريع لمعدل سرعة تفاعل ضوئي باستخدام حفاز ملائم. يستلزم لحدوث تفاعل التحفيز الضوئي وجود حفاز يتأثر بفوتونات الضوء ليصل إلى حالة مثارة يتفاعل جراءها مع مادة متفاعلة موجودة في الوسط. فعلى سبيل المثال، تحدث عملية امتصاص للضوء لركازة في تفاعل التفكك الضوئي؛ ويعتمد نشاط التحفيز الضوئي على مقدرة الحفاز على تشكيل جذور كيميائية قادرة على الدخول في تفاعلات ثانوية. يمكن التمييز حسب أطوار المواد المتفاعلة بين التحفيز الضوئي المتجانس وغير المتجانس. من أشهر الأمثلة على تلك التفاعلات إجراء تحليل كهربائي للماء ضوئياً باستخدام ثنائي أكسيد التيتانيوم TiO2. (ar) Fotokatalýza je proces chemického rozkladu látek za přítomnosti fotokatalyzátoru a světelného záření. Principiálně vychází z fotolýzy, přirozeného rozkladu některých látek působením světla, urychlené přítomností fotokatalyzátoru. Je-li materiál s fotokatalytickými vlastnostmi vystaven světelnému záření vhodné vlnové délky, aktivuje se jeho povrch a spustí se charakteristická reakce. Primárně vzniklý volný pár elektron-díra a hydroxylové radikály sekundárně vznikající kontaktem excitované molekuly fotokatalyzátoru a vodní páry rozkládají přítomné organické a anorganické substance. Mezi látky rozložitelné fotokatalýzou patří např. oxidy dusíku (NOx), oxidy síry (SOx), oxid uhelnatý (CO), ozón (O3), čpavek (NH3), sirovodík (H2S), chlorované uhlovodíky (např. CH2Cl2, CHCl3, CCl4, C2HCl3, C2Cl4), dioxiny, chlorbenzen, chlorfenol, jednoduché uhlovodíky (např. CH3OH, C2H5OH, CH3COOH, CH4, C2H6, C3H8, C2H4, C3H6), aromatické uhlovodíky (benzen, fenol, toluen, etylbenzen, o-xylen), pesticidy (Tradimefon, Primicarb, Asulam, Diazinon, MPMC, atrazin) a také bakterie, viry, houby nebo částice mikroprachu. Konečným produktem pak bývají běžné a stabilní sloučeniny. Konkrétní průmyslové aplikace principu fotokatalýzy se mohou lišit především druhem katalyzátoru. Nejčastěji je používán nanokrystalický oxid titaničitý TiO2, který je aktivován UV-A zářením. (cs) Das Phänomen der Photokatalyse (standardsprachlich Fotokatalyse) beschreibt nach Plotnikow jede durch Licht ausgelöste chemische Reaktion. Balzani bezeichnet kinetisch gehemmte exergonische Reaktionen zwischen zwei Partnern A und B, die durch Lichtanregung induziert werden, als Photokatalyse. Wilhelm Ostwald dagegen stellt die folgende klassische und noch heute gültige Definition der Katalyse auf: „Endlich gibt es zahlreiche Stoffe, deren Zusatz bereits bei sehr geringen Mengen die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion ändert. In der Mehrzahl der Fälle beteiligen sich diese Stoffe insofern nicht am chemischen Vorgang, als man sie während desselben und auch nach demselben in praktisch unveränderter Menge wiederfindet. Das schließt allerdings nicht aus, dass sie sich an der Reaktion beteiligen, sondern erfordert nur die Annahme, dass die Beteiligung vorübergehend ist, d. h. dass sich diese Stoffe (…) aus den Reaktionsprodukten wieder in unverändertem Zustand freimachen.“ Dies lässt ein Problem erkennen: Photonen selbst können nicht als Katalysator betrachtet werden, da sie während der Reaktion verbraucht werden und nicht in „unverändertem Zustand“ wieder zur Verfügung stehen. Allerdings ist eine Vielzahl von Reaktionen bekannt, die bei Raumtemperatur nur mäßig oder gar nicht ablaufen, bei Lichteinstrahlung jedoch beträchtlich beschleunigt werden. Als Beispiel hierfür sei die Photosynthese der Pflanzen genannt, bei der die vom Sonnenlicht aufgenommene photonische Energie übertragen wird auf die katalytische Reaktion von Kohlendioxid und Wasser zu Kohlenhydraten und Sauerstoff. In der modernen Literatur werden die photokatalytischen Reaktionen in zwei Kategorien unterteilt: * die katalytische Photoreaktion und die * photosensibilisierte Katalyse, wobei letztere unterschieden wird in eine * photoinduzierte katalytische Reaktion und eine * photoassistierte katalytische Reaktion. (de) Cuando se habla de fotocatálisis se hace referencia a una reacción catalítica que involucra la absorción de luz por parte de un catalizador o sustrato. En la química, la fotocatálisis es la aceleración de una fotorreacción en presencia de un catalizador. En la catálisis fotogenerada, la actividad fotocatalítica (PCA) depende de la capacidad del catalizador para crear pares electrón-hueco, que generan radicales libres (por ejemplo, radicales hidroxilo : • OH) capaces de sufrir reacciones secundarias. Se hizo posible su aplicación práctica por el descubrimiento de la electrolisis del agua por medio de dióxido de titanio . El proceso utilizado comercialmente se llama el proceso de oxidación avanzada (AOP). Hay varias formas de que la AOP se puede llevar a cabo, los cuales pueden (pero no necesariamente) implicar el TiO 2 o incluso el uso de la luz UV. En general, el factor de definición es la producción y el uso del radical hidroxilo. Durante el proceso fotocatalítico, tal como se explica más adelante, ocurren tanto reacciones de oxidación como de reducción, por lo que no sólo se puede aplicar la fotocatálisis a la oxidación de compuestos orgánicos, sino también a la reducción de iones inorgánicos y a la reducción de otros compuestos orgánicos. (es) In chemistry, photocatalysis is the acceleration of a photoreaction in the presence of a catalyst. In catalyzed photolysis, light is absorbed by an adsorbed substrate. In photogenerated catalysis, the photocatalytic activity depends on the ability of the catalyst to create electron–hole pairs, which generate free radicals (e.g. hydroxyl radicals: •OH) able to undergo secondary reactions. Its practical application was made possible by the discovery of water electrolysis by means of titanium dioxide (TiO2). (en) En chimie, la photocatalyse est l'accélération d'une photoréaction en présence de catalyseur. (fr) 광촉매(光觸媒)는 특정 반응에서 반응 속도에 영향을 주는 촉매를 말한다. 촉매란 일단 기본적으로 어떤 반응에서 자신의 상태는 그대로 유지한 채 반응 속도를 빠르게 하거나 느리게 하는 물질을 의미하는데 보통 촉매라 하면 반응 속도를 빠르게 하는 정촉매를 의미한다. 광촉매도 일반 촉매처럼 반응 속도에 영향을 주는 물질들인데 이름에서도 나타나듯이 특이한 점은 빛을 받아들여 화학반응에서 반응 속도에 영향을 준다는 점이다. 광촉매 또한 주로 반응을 촉진시키는 정촉매의 역할을 하는 것이 많다. 이러한 광촉매를 사용해서 일으키는 반응을 광촉매 반응이라고 한다. (ko) 光触媒（ひかりしょくばい、英: photocatalyst）は、光を照射することにより触媒作用を示す物質の総称である。また、光触媒作用は光化学反応の一種と定義される。 通常の触媒プロセスでは困難な化学反応を常温で引き起こしたり、また化学物質の自由エネルギーを増加させる反応を起こす場合がある。天然の光触媒反応として光合成が挙げられるが、人工の化学物質を指すことが多い。英語で光触媒の作用は photocatalysis と呼ばれる。 は『光を照射したときに起こる反応において，光を吸収する物質が反応前後で変化しない場合』を広義の光触媒反応と定義している。 (ja) Fotokataliza – zmiana szybkości reakcji chemicznej lub jej inicjacji w wyniku działania promieniowania UV, promieniowania widzialnego lub podczerwieni, w obecności substancji, która absorbuje światło i jest zaangażowana w przemiany chemiczne reagentów. Fotokatalizatorami mogą być między innymi półprzewodniki szerokopasmowe, takie jak tlenek tytanu(IV), siarczek cynku, siarczek kadmu. Podział ze względu na fazę Można wyróżnić dwa rodzaje fotokatalizy: * – kiedy fotokatalizator znajduje się w tej samej fazie termodynamicznej co substraty (np. jest razem z substratami rozpuszczony w układzie) * heterogeniczną – kiedy katalizator znajduje się w innej fazie termodynamicznej niż jeden lub wszystkie substraty (np. fotokatalizator jest osadzony na powierzchni ciała stałego) (pl) La fotocatalisi è un metodo catalitico applicato a reazioni fotochimiche, condotto mediante l'ausilio di un catalizzatore che esplica la sua azione quando irradiato con luce di opportuna lunghezza d'onda. I fotocatalizzatori classici sono rappresentati da composti metallici quali TiO2, il più attivo e più utilizzato, ZnO, CeO2, ZrO2, SnO2, CdS, ZnS ecc. (it) Van fotokatalyse is sprake als een chemische reactie versneld wordt in de aanwezigheid van zowel een katalysator als van licht. Er zijn veel chemische reacties die thermodynamisch gezien spontaan zouden kunnen optreden maar die dat niet doen omdat alle paden daartoe over te hoge voeren. Een katalysator versnelt een reactie zonder bij deze reactie opgebruikt te worden. In fotokatalyse vindt dit proces onder invloed van licht plaats. Daarmee is fotokatalyse dus een combinatie van fotochemie en katalyse. Anders dan bij foto-elektrochemie of fotosynthese wordt in de regel geen energie van het licht vastgelegd als chemische energie. Toch kan fotokatalyse bijzonder nuttig zijn omdat met deze methode chemische reacties - vaak ook selectief - mogelijk worden die anders uitblijven. (nl) Fotocatálise refere-se ao aumento da velocidade de uma fotoreação pela ação de um catalisador. Essa reação química é causada pela absorção de fótons de luz ultravioleta, visível ou infravermelho por compostos (catalisadores) que possuam a capacidade de produzir radicais livres como o radical hidroxila (HO•) no método denominado processo oxidativo avançado (POA), ou pela absorção de radiação por um semicondutor formando par elétron (e-)/ buraco (h+) em sua estrutura eletrônica. As espécies fotogeradas fomentam reações de oxiredução. Os radicais e os portadores de carga (e-/h+) formados são produtos altamente reativos, pouco seletivos, com elevada capacidade de decomposição de compostos quimicamente estáveis. Em vista disso, essa tecnologia tem sido aplicada remediação de sistemas aquáticos e atmosféricos, como, por exemplo, no tratamento efluentes industriais e domésticos, descontaminação de ambientes hospitalares, esterilização de superfícies entre outras aplicações. Assim, o desenvolvimento dessa tecnologia poderá trazer grandes contribuições nas questões relacionadas ao meio ambiente e à saúde. (pt) Фотокатализ — ускорение химической реакции, обусловленное совместным действием катализатора и облучения светом. При фотогенерируемом катализе фотокаталитическая активность зависит от способности катализатора создавать пары электрон-дырка, которые генерируют свободные радикалы, способные вступать во вторичные реакции. Термин Фотокатализ образован из двух греческих слов - "катализ" (разрушение) и "фотос" (свет). Использование катализа людьми известно с древних времен, например, для изготовления вина и уксуса. Процесс фотокатализа представляет собой ускорение химических реакций под действием света в присутствии (обычно - на поверхности) фотокатализаторов - веществ, поглощающих кванты света и многократно вступая с участниками химической реакции в промежуточные взаимодействия, восстанавливая cвой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий[1]. (ru) 在化學中，光觸媒又稱光催化，是指光化学反应在催化剂的作用下加速的过程。能够加速光化學反應的催化剂則被稱為光催化劑。常用的光催化劑有磷化鎵（GaP）、砷化鎵（GaAs）等等。最廣泛使用的是二氧化鈦，它能靠光的能量來進行消毒、殺菌。 (zh) Фотокаталіз (рос. фотокатализ, англ. photocatalysis) — прискорення фотореакцій під дією каталізатора. Це означає, що світло і певна речовина (каталізатор чи ініціатор) впливають на реакцію. (uk) |
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Its practical application was made possible by the discovery of water electrolysis by means of titanium dioxide (TiO2). (en) En chimie, la photocatalyse est l'accélération d'une photoréaction en présence de catalyseur. (fr) 광촉매(光觸媒)는 특정 반응에서 반응 속도에 영향을 주는 촉매를 말한다. 촉매란 일단 기본적으로 어떤 반응에서 자신의 상태는 그대로 유지한 채 반응 속도를 빠르게 하거나 느리게 하는 물질을 의미하는데 보통 촉매라 하면 반응 속도를 빠르게 하는 정촉매를 의미한다. 광촉매도 일반 촉매처럼 반응 속도에 영향을 주는 물질들인데 이름에서도 나타나듯이 특이한 점은 빛을 받아들여 화학반응에서 반응 속도에 영향을 준다는 점이다. 광촉매 또한 주로 반응을 촉진시키는 정촉매의 역할을 하는 것이 많다. 이러한 광촉매를 사용해서 일으키는 반응을 광촉매 반응이라고 한다. (ko) 光触媒（ひかりしょくばい、英: photocatalyst）は、光を照射することにより触媒作用を示す物質の総称である。また、光触媒作用は光化学反応の一種と定義される。 通常の触媒プロセスでは困難な化学反応を常温で引き起こしたり、また化学物質の自由エネルギーを増加させる反応を起こす場合がある。天然の光触媒反応として光合成が挙げられるが、人工の化学物質を指すことが多い。英語で光触媒の作用は photocatalysis と呼ばれる。 は『光を照射したときに起こる反応において，光を吸収する物質が反応前後で変化しない場合』を広義の光触媒反応と定義している。 (ja) La fotocatalisi è un metodo catalitico applicato a reazioni fotochimiche, condotto mediante l'ausilio di un catalizzatore che esplica la sua azione quando irradiato con luce di opportuna lunghezza d'onda. I fotocatalizzatori classici sono rappresentati da composti metallici quali TiO2, il più attivo e più utilizzato, ZnO, CeO2, ZrO2, SnO2, CdS, ZnS ecc. (it) 在化學中，光觸媒又稱光催化，是指光化学反应在催化剂的作用下加速的过程。能够加速光化學反應的催化剂則被稱為光催化劑。常用的光催化劑有磷化鎵（GaP）、砷化鎵（GaAs）等等。最廣泛使用的是二氧化鈦，它能靠光的能量來進行消毒、殺菌。 (zh) Фотокаталіз (рос. фотокатализ, англ. photocatalysis) — прискорення фотореакцій під дією каталізатора. Це означає, що світло і певна речовина (каталізатор чи ініціатор) впливають на реакцію. (uk) Fotokatalýza je proces chemického rozkladu látek za přítomnosti fotokatalyzátoru a světelného záření. Principiálně vychází z fotolýzy, přirozeného rozkladu některých látek působením světla, urychlené přítomností fotokatalyzátoru. Je-li materiál s fotokatalytickými vlastnostmi vystaven světelnému záření vhodné vlnové délky, aktivuje se jeho povrch a spustí se charakteristická reakce. Primárně vzniklý volný pár elektron-díra a hydroxylové radikály sekundárně vznikající kontaktem excitované molekuly fotokatalyzátoru a vodní páry rozkládají přítomné organické a anorganické substance. Mezi látky rozložitelné fotokatalýzou patří např. oxidy dusíku (NOx), oxidy síry (SOx), oxid uhelnatý (CO), ozón (O3), čpavek (NH3), sirovodík (H2S), chlorované uhlovodíky (např. CH2Cl2, CHCl3, CCl4, C2HCl3, C2Cl4 (cs) Das Phänomen der Photokatalyse (standardsprachlich Fotokatalyse) beschreibt nach Plotnikow jede durch Licht ausgelöste chemische Reaktion. Balzani bezeichnet kinetisch gehemmte exergonische Reaktionen zwischen zwei Partnern A und B, die durch Lichtanregung induziert werden, als Photokatalyse. Wilhelm Ostwald dagegen stellt die folgende klassische und noch heute gültige Definition der Katalyse auf: In der modernen Literatur werden die photokatalytischen Reaktionen in zwei Kategorien unterteilt: (de) Cuando se habla de fotocatálisis se hace referencia a una reacción catalítica que involucra la absorción de luz por parte de un catalizador o sustrato. En la química, la fotocatálisis es la aceleración de una fotorreacción en presencia de un catalizador. En la catálisis fotogenerada, la actividad fotocatalítica (PCA) depende de la capacidad del catalizador para crear pares electrón-hueco, que generan radicales libres (por ejemplo, radicales hidroxilo : • OH) capaces de sufrir reacciones secundarias. Se hizo posible su aplicación práctica por el descubrimiento de la electrolisis del agua por medio de dióxido de titanio . El proceso utilizado comercialmente se llama el proceso de oxidación avanzada (AOP). Hay varias formas de que la AOP se puede llevar a cabo, los cuales pueden (pero no nece (es) Fotokataliza – zmiana szybkości reakcji chemicznej lub jej inicjacji w wyniku działania promieniowania UV, promieniowania widzialnego lub podczerwieni, w obecności substancji, która absorbuje światło i jest zaangażowana w przemiany chemiczne reagentów. Fotokatalizatorami mogą być między innymi półprzewodniki szerokopasmowe, takie jak tlenek tytanu(IV), siarczek cynku, siarczek kadmu. Podział ze względu na fazę Można wyróżnić dwa rodzaje fotokatalizy: (pl) Fotocatálise refere-se ao aumento da velocidade de uma fotoreação pela ação de um catalisador. Essa reação química é causada pela absorção de fótons de luz ultravioleta, visível ou infravermelho por compostos (catalisadores) que possuam a capacidade de produzir radicais livres como o radical hidroxila (HO•) no método denominado processo oxidativo avançado (POA), ou pela absorção de radiação por um semicondutor formando par elétron (e-)/ buraco (h+) em sua estrutura eletrônica. As espécies fotogeradas fomentam reações de oxiredução. (pt) Van fotokatalyse is sprake als een chemische reactie versneld wordt in de aanwezigheid van zowel een katalysator als van licht. Er zijn veel chemische reacties die thermodynamisch gezien spontaan zouden kunnen optreden maar die dat niet doen omdat alle paden daartoe over te hoge voeren. Een katalysator versnelt een reactie zonder bij deze reactie opgebruikt te worden. In fotokatalyse vindt dit proces onder invloed van licht plaats. Daarmee is fotokatalyse dus een combinatie van fotochemie en katalyse. 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