광촉매가 작동하는 방법 :단순화 된 설명
광촉매는 화학 반응을 촉진하기 위해 광 에너지가 사용되는 과정입니다. 여기에는 광촉매, 일반적으로 반도체 재료가 포함되며, 촉매를 활성화하기에 충분한 에너지가있는 빛이 포함됩니다. 다음은 주요 단계의 고장입니다.
1. 광 흡수 : 광촉매는 밴드 갭보다 큰 에너지로 빛의 광자를 흡수합니다. 이 에너지는 원자가 밴드에서 전도 밴드로 전자를 흥분시켜 원자가 밴드의 구멍 뒤에 남겨집니다.
2. 전자 구멍 분리 : 여기 전자 및 구멍은 광촉매의 표면으로 이동하여 산화 환원 반응에 참여할 수 있습니다.
3. 산화 환원 반응 :
* 흥분된 전자는 환원제로서 작용하여 표면에 흡착 된 분자에 전자를 기증한다.
* 구멍은 산화제로서 작용하여 표면의 다른 분자에서 전자를 수용합니다.
4. 촉매 재생 : 광촉매는 전자-홀 재조합 공정에 의해 재생된다.
간단한 용어로 : 광촉매를 작은 태양 전지판으로 상상해보십시오. 빛이 맞으면 오염 물질을 분해하거나 다른 유용한 화학 물질을 생산하는 데 사용될 수있는 전기 (흥분된 전자 및 구멍)를 생성합니다.
여기 광촉매의 몇 가지 주요 측면은 다음과 같습니다.
* 반도체 재료 : 많은 다른 반도체가 광촉매로 사용될 수 있으며, 이산화 티타늄 (TIO2)이 가장 흔합니다.
* 광 파장 : 광촉매에 필요한 빛의 에너지는 광촉매의 밴드 갭에 의존한다. UV 광은 일반적으로 TIO2에 필요하지만 일부 재료는 가시 광선으로 활성화 될 수 있습니다.
* 응용 프로그램 : 광촉매는 다음을 포함하여 다양한 응용 프로그램을 가지고 있습니다.
* 환경 치료 : 물과 공기에서 오염 물질을 분해합니다.
* 에너지 생산 : 수소 연료를 생산하기 위해 물을 분할.
* 유기 합성 : 새로운 화학 물질과 재료 생산.
* 자체 청소 표면 : 건축 자재와 같은 표면에서 얼룩과 박테리아를 분해합니다.
광촉매의 한계 :
* 낮은 효율 : 광촉매 반응은 종종 전자-홀 재조합 및 제한된 광 흡수와 같은 인자로 인해 효율이 낮습니다.
* 촉매 안정성 : 일부 광촉매는 부식이나 중독과 같은 요인으로 인해 시간이 지남에 따라 저하 될 수 있습니다.
* 비용 : 효율적인 광촉매의 생산은 비용이 많이들 수 있습니다.
이러한 한계에도 불구하고, 광촉매는 다양한 응용에 상당한 잠재력을 가지고 있으며 지속적인 연구는 효율성과 비용 효율성을 향상시키는 데 중점을 둡니다.
