Põhiline erinevus fotokatalüüsi ja elektrokatalüüsi vahel seisneb selles, et fotokatalüüsi ajal domineerivad katalüütilise reaktsiooni töötlemisel fotoindutseeritud elektrikandjad, samas kui elektrokatalüüsi ajal domineerivad katalüütilise reaktsiooni töötlemisel välised ahelaga indutseeritud kandjad.
Fotokatalüüs on fotoga aktiveeritud keemiline reaktsioon, mis tekib siis, kui ühendi ja piisava energiatasemega footonite kokkupuutel käivitatakse vabade radikaalide mehhanismid. Elektrokatalüüs seevastu on elektroodi-elektrolüüdi liideses toimuva elektrokeemiliste reaktsioonide heterogeense katalüüsi tüüp.
Mis on fotokatalüüs?
Fotokatalüüs on fotoga aktiveeritud keemiline reaktsioon, mis tekib siis, kui ühendi ja piisava energiatasemega footonite kokkupuutel käivitatakse vabade radikaalide mehhanismid. See on fotoreaktsiooni kiirendusreaktsioon katalüsaatori juuresolekul. Katalüüsitud fotolüüsi korral neeldub valgus adsorbeeritud substraat. On veel üks tüüp, mida nimetatakse fotogenereeritud katalüüsiks. See on fotokatalüütiline aktiivsus, mis sõltub katalüsaatori võimest luua mõned elektron-augu paarid. Need paarid võivad tekitada vabu radikaale, näiteks hüdroksüülradikaale, mis on võimelised läbima sekundaarseid reaktsioone. Selle protsessi esimene praktiline rakendus oli vee elektrolüüsi avastamine titaandioksiidi juuresolekul.
Joonis 01: Fotokatalüüsi kasutamine
Fotokatalüüsil on kaks peamist tüüpi: homogeenne ja heterogeenne fotokatalüüs. Homogeenses fotokatalüüsis eksisteerivad reagendid ja fotokatalüsaatorid samas faasis. Seda tüüpi reaktsioonide levinumad näited hõlmavad osooni- ja foto-Fentoni süsteeme. Seevastu heterogeenses fotokatalüüsis eksisteerivad reagendid ja fotokatalüsaatorid erinevates faasides. Mõned levinumad näited seda tüüpi reaktsioonidest hõlmavad kergeid või täielikke oksüdatsioone, dehüdrogeenimist, vesiniku ülekandereaktsioone jne.
Mis on elektrokatalüüs?
Elektrokatalüüsi võib kirjeldada kui elektroodi-elektrolüüdi liideses toimuvate elektrokeemiliste reaktsioonide heterogeenset katalüüsi. Selles protsessis täidab elektrood nii elektronidoonor-aktseptori kui ka katalüsaatori rolli.
Joonis 02: Plaatinakatoodi kasutamine elektrokatalüsaatori stabiilsuse mõõtmiseks
Elektrokatalüsaator on teatud tüüpi katalüsaator, mis võib osaleda elektrokeemilistes reaktsioonides. Need ained on katalüsaatorite spetsiifilised vormid, mis on võimelised toimima elektroodi pinnal. Tavaliselt on elektrokatalüsaator heterogeenne, nt. plaatiniseeritud elektrood. Samuti on olemas homogeensed elektrokatalüsaatorid. Need on lahustuvad ja võivad aidata kaasa elektronide ülekandmisele elektroodi ja reagentide vahel. Need võivad hõlbustada ka vahepealset keemilist muundumist, mida saame kirjeldada üldise poolreaktsiooniga.
Mis vahe on fotokatalüüsil ja elektrokatalüüsil?
Fotokatalüüs on fotoga aktiveeritud keemiline reaktsioon, mis tekib siis, kui vabade radikaalide mehhanismid algavad kokkupuutel ühendi ja piisava energiatasemega footonite vahel. Elektrokatalüüs seevastu on elektroodi-elektrolüüdi liideses toimuvate elektrokeemiliste reaktsioonide heterogeense katalüüsi tüüp. Peamine erinevus fotokatalüüsi ja elektrokatalüüsi vahel on see, et fotokatalüüsi katalüütilise reaktsiooni töötlemisel domineerivad fotoindutseeritud elektrikandjad, samas kui katalüütilise reaktsiooni töötlemisel elektrolüüsis domineerivad välised vooluahelaga indutseeritud kandjad. Lisaks kasutatakse fotokatalüüsis fotokatalüsaatoreid, nagu tsinkoksiid, tsinksulfiid, kaadmiumsulfiid ja strontsiumperoksiid, samas kui elektrokatalüüsi puhul kasutatakse süsiniknanotorusid ja grafeenipõhiseid materjale, metall-orgaanilisi raamistikke jne.
Allpool olev infograafik esitab fotokatalüüsi ja elektrokatalüüsi erinevused tabelina, et neid kõrvuti võrrelda.
Kokkuvõte – fotokatalüüs vs elektrokatalüüs
Fotokatalüüs ja elektrokatalüüs on keemias olulised analüütilised protsessid. Peamine erinevus fotokatalüüsi ja elektrokatalüüsi vahel seisneb selles, et fotokatalüüsi ajal domineerivad katalüütilise reaktsiooni töötlemisel fotoindutseeritud elektrikandjad, samas kui elektrokatalüüsi ajal domineerivad katalüütilise reaktsiooni töötlemisel välised ahelaga indutseeritud kandjad.
