Avainero fotokatalyysin ja sähkökatalyysin välillä on, että fotokatalyysin aikana katalyyttisen reaktion käsittelyä hallitsevat valoindusoidut sähköiset kantoaineet, kun taas sähkökatalyysin aikana katalyyttisen reaktion käsittelyä hallitsevat ulkoiset piirin aiheuttamat kantoaineet.
Fotokatalyysi on valoaktivoitu kemiallinen reaktio, joka tapahtuu, kun vapaaradikaalimekanismit käynnistyvät yhdisteen ja riittävän energiatasojen omaavien fotonien välisessä kosketuksessa. Elektrokatalyysi puolestaan on eräänlainen sähkökemiallisten reaktioiden heterogeeninen katalyysi, joka tapahtuu elektrodin ja elektrolyytin rajapinnassa.
Mikä on fotokatalyysi?
Fotokatalyysi on valoaktivoitu kemiallinen reaktio, joka tapahtuu, kun vapaaradikaalimekanismit käynnistyvät yhdisteen ja riittävän energiatasojen omaavien fotonien välisessä kosketuksessa. Se on eräänlainen fotoreaktion kiihtyvyysreaktio katalyytin läsnä ollessa. Katalysoidussa fotolyysissä valo absorboituu adsorboituun substraattiin. On olemassa toinen tyyppi, joka tunnetaan nimellä fotogeneroitu katalyysi. Se on fotokatalyyttinen aktiivisuus, joka riippuu katalyytin kyvystä luoda joitain elektroni-reikäpareja. Nämä parit voivat tuottaa vapaita radikaaleja, kuten hydroksyyliradikaaleja, jotka pystyvät käymään läpi toissijaisia reaktioita. Tämän prosessin ensimmäinen käytännön sovellus oli veden elektrolyysin löytäminen titaanidioksidin läsnä ollessa.
Kuva 01: Fotokatalyysin käyttö
Valokatalyysiä on kahta päätyyppiä: homogeeninen ja heterogeeninen fotokatalyysi. Homogeenisessa fotokatalyysissä reagoivat aineet ja fotokatalyytit ovat samassa faasissa. Yleisimpiä esimerkkejä tämäntyyppisistä reaktioista ovat otsoni- ja foto-Fenton-järjestelmät. Sitä vastoin heterogeenisessä fotokatalyysissä lähtöaineet ja fotokatalyytit esiintyvät eri vaiheissa. Joitakin yleisiä esimerkkejä tämäntyyppisistä reaktioista ovat lievät tai täydelliset hapettumiset, dehydraukset, vedynsiirtoreaktiot jne.
Mikä on sähkökatalyysi?
Elektrokatalyysiä voidaan kuvata sähkökemiallisten reaktioiden heterogeeniseksi katalyysiksi, joka tapahtuu elektrodin ja elektrolyytin rajapinnassa. Tässä prosessissa elektrodilla on sekä elektronin luovuttaja-akseptorin että katalyytin rooli.
Kuva 02: Platinakatodin käyttäminen elektrokatalyytin stabiilisuuden mittaamiseen
Sähkökatalyytti on eräänlainen katalyyttiaine, joka voi osallistua sähkökemiallisiin reaktioihin. Nämä aineet ovat erityisiä katalyyttien muotoja, jotka pystyvät toimimaan elektrodin pinnalla. Tyypillisesti elektrokatalyytti on heterogeeninen, esim. platinoitu elektrodi. On olemassa myös homogeenisia elektrokatalyyttejä. Nämä ovat liukoisia ja voivat auttaa elektronien siirtoa elektrodin ja lähtöaineiden välillä. Ne voivat myös helpottaa välivaiheen kemiallista muutosta, jota voimme kuvata kokonaispuolireaktiona.
Mitä eroa on fotokatalyysillä ja sähkökatalyysillä?
Fotokatalyysi on fotoaktivoitu kemiallinen reaktio, joka tapahtuu, kun vapaaradikaalimekanismit alkavat kontaktissa yhdisteen ja riittävän energiatasojen omaavien fotonien välillä. Elektrokatalyysi on toisa alta eräänlainen heterogeeninen katalyysi sähkökemiallisista reaktioista, jotka tapahtuvat elektrodin ja elektrolyytin rajapinnassa. avainero fotokatalyysin ja sähkökatalyysin välillä on se, että katalyyttisen reaktion prosessointia fotokatalyysissä hallitsevat valoindusoidut sähköiset kantajat, kun taas katalyyttisen reaktion käsittelyssä elektrolyysissä hallitsevat ulkoiset piirin aiheuttamat kantajat. Lisäksi fotokatalyysissä käytetään fotokatalyyttejä, kuten sinkkioksidia, sinkkisulfidia, kadmiumsulfidia ja strontiumperoksidia, kun taas sähkökatalyysissä käytetään hiilinanoputkia ja grafeenipohjaisia materiaaleja, metalli-orgaanisia kehyksiä jne.
Alla oleva infografiikka esittelee fotokatalyysin ja elektrokatalyysin väliset erot taulukkomuodossa vierekkäin vertailua varten.
Yhteenveto – Fotokatalyysi vs. Elektrokatalyysi
Fotokatalyysi ja sähkökatalyysi ovat tärkeitä analyyttisiä prosesseja kemiassa. avainero fotokatalyysin ja sähkökatalyysin välillä on, että fotokatalyysin aikana katalyyttisen reaktion käsittelyä hallitsevat valoindusoidut sähköiset kantoaineet, kun taas sähkökatalyysin aikana katalyyttisen reaktion käsittelyä hallitsevat ulkoiset piirin aiheuttamat kantajat.
