Фотокатализ

Современные воздухоочистители "Аэролайф" основаны на механизме "фотокатализа". Современное понятие «фотокатализ» звучит как - «изменение скорости или возбуждение химических реакций под действием света в присутствии веществ - фотокатализаторов, которые в результате поглощения ими квантов света способны вызывать химические превращения участников реакции, вступая с последними в промежуточные химические взаимодействия и регенерируя свой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий».

Сущность метода фотокаталитической очистки воздуха состоит в окислении веществ на поверхности катализатора под действием мягкого ультрафиолетового излучения диапазона А. Реакция протекает при комнатной температуре и при этом токсичные примеси не накапливаются на фильтре, а разрушаются до безвредных компонентов воздуха, до двуокиси углерода, воды и атмосферного азота.

Принцип фотокаталитических очистителей воздуха

Вредные органические и неорганические загрязнители, бактерии и вирусы, адсорбируются на поверхности фотокатализатора, нанесенного на пористый носитель (фотокаталитический фильтр). Под действием света от УФ лампы, диапазона А они окисляются до углекислого газа и воды.

В качестве фотокатализатора используется модифицированный диоксид титана (TiO2).

TiO2 - полупроводниковое соединение. Согласно современным представлениям, в таких соединениях электроны могут находиться в двух состояниях: в свободном и связанном.

В первом случае, электроны движутся по кристаллической решетке, образованной катионами Ti+4 и анионами кислорода О2-.

Во втором случае, основном электроны связанны с каким-либо ионом кристаллической решетки и участвуют в образовании химической связи. Для перевода электрона из связанного состояния в свободное необходимо затратить энергию не менее 3.2 эВ. Эта энергия может быть доставлена квантами света с длинной волны 320 - 400 нм.

Таким образом, при поглощении света в объеме частицы TiO2 рождаются свободный электрон и электронная вакансия. В физике полупроводников такая электронная вакансия называется дыркой.

Электрон и дырка - достаточно подвижные образования и, двигаясь в частице полупроводника, часть из них рекомбинирует, а часть выходит на поверхность и захватывается ею.

Захваченные поверхностью электрон и дырка являются вполне конкретными химическими частицами. Например, электрон - это вероятно, Ti3+ на поверхности, а дырка локализуется на решетчатом поверхностном кислороде, образуя О-, Таким образом на поверхности оксида образуются чрезвычайно реакционноспособные частицы. В терминах окислительно-восстановительных потенциалов реакционная способность электрона и дырки на поверхности TiO2 характеризуется следующими величинами: потенциал электрона ~ - 0.1 В, потенциал дырки ~ +3 В относительно нормального водородного электрода.