Fotocatalisi
La fotocatalisi è un insieme di reazioni fotochimiche rese possibili da un catalizzatore sensibile alla luce. I fotocatalizzatori classici sono dati da composti metallici quali ossido di zinco, ossido di cerio (IV), solfuro di zinco, solfuro di cadmio, diossido di stagno, ossido di zirconio… In bio edilizia, il fotocatalizzatore più usato è il biossido di titanio (o diossido di titanio TiO2) grazie al quale si realizzano degli autentici rivestimenti mangia-smog.
Il biossido di titanio, in presenza della luce solare riesce ad attirare e trattenere le molecole d’acqua sospese in aria in forma di umidità e insieme all’acqua cattura anche polveri sottili (PM10), ossido di azoto e altri particelle inquinanti sospese, fino a farle mineralizzare.
A livello chimico, l’innesco della fotocatalisi viene generato dai raggi solari intesi come raggi ultravioletti dalla lunghezza d’onda ideale per modificare la struttura degli orbitali molecolari del TiO2 e rendere possibile l’intera reazione.
Per la fotocatalisi vengono utilizzati materiali semiconduttori per via della loro particolare struttura a bande: infatti, in un semiconduttore le bande di valenza e di conduzione sono separate da una banda proibita, o band gap, in cui gli elettroni non possono trovarsi.
Quando il cristallo di semiconduttore viene irradiato con della luce a energia sufficientemente alta, cioè pari o superiore all’entità del band gap, un elettrone della banda di valenza può assorbire l’energia del fotone e passare alla banda di conduzione, lasciando una lacuna nella banda di valenza.
Gli elettroni e le lacune così generate migrano poi alla superficie del cristallo, dove reagiscono con le specie adsorbite: accettori o donatori di elettroni.
I prodotti che si formano a seguito di questa reazione sono tipicamente dei radicali liberi, fortemente reattivi, che in genere vanno poi ad attaccare altri componenti del sistema, quali agenti inquinanti.
La reazione di fotocatalisi avviene alla superficie dei catalizzatori e quindi per aumentarne l’efficienza è necessario massimizzare il rapporto superficie/volume dei catalizzatori. A questo scopo, la soluzione ottimale consiste nel ridurre il catalizzatore in polveri nanometriche. Infatti, da considerazioni geometriche, il rapporto superficie/volume è inversamente proporzionale alle dimensioni delle particelle della polvere.
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https://it.wikipedia.org/wiki/Fotocatalisi
