Fotocatalisadores

Por que nos escolher

Experiência rica
Com décadas de experiência em pesquisa, fabricação e comercialização de produtos químicos orgânicos, nos tornamos um fornecedor global de pesquisa, desenvolvimento e fabricação de produtos químicos.

Equipe profissional
A Genie Chemical possui uma equipe de P&D altamente qualificada com mais de 200 pessoas.

Serviço completo-
Inspeção de qualidade, controle de produção e serviço pós-venda, fornecendo um serviço- único.

Controle de qualidade
Obteve a certificação ISO 9001 e criou um centro de testes dedicado para implementar rigorosos padrões de controle de qualidade em todas as fases do processo de produção. Os inspetores de qualidade acompanham de perto o processo de produção de cada produto para garantir a qualidade do produto químico final.

O que são fotocatalisadores

Fotocatalisadores são materiais, especialmente semicondutores como dióxido de titânio e óxido de zinco, que aceleram reações químicas sob irradiação luminosa. Quando fótons com energia suficiente atingem a superfície do fotocatalisador, pares de buracos de elétrons são gerados. Isto inicia reações redox que degradam poluentes orgânicos e desinfetam patógenos transmitidos pela água. Fotocatalisadores versáteis e eficientes aproveitam a luz solar ou artificial para impulsionar essas reações, oferecendo assim uma solução renovável e ecologicamente-amigável.

Benefícios dos fotocatalisadores

Efeito Desodorante

Os fotocatalisadores contêm um componente chamado dióxido de titânio. Quando este dióxido de titânio é exposto à luz ultravioleta ou fluorescente, são produzidas espécies reativas de oxigênio. Ele absorve substâncias causadoras de odor-com as quais entra em contato e as decompõe em água e dióxido de carbono. Tem a vantagem de remover todos os odores do ambiente, como cigarro, mofo e sapato.

Decomposição e remoção de substâncias nocivas: remoção de formaldeído, remoção de odores

O fotocatalisador também tem a função de decompor e remover o “formaldeído”. Estas substâncias nocivas são volatilizadas em materiais de construção e móveis e são a causa de doenças alérgicas nos quartos. Além disso, ao contrário dos métodos de remoção de produtos químicos ou substâncias tóxicas, o fotocatalisador responsivo à luz visível altamente ativo-é composto principalmente de uma substância chamada nano-apatita de dióxido de titânio, que também pode ser usada como aditivo alimentar, que é segura e não tem efeitos colaterais.

Efeito Antibacteriano

O fotocatalisador tem um efeito desodorizante. Tem o efeito de decompor e remover Norovírus, gripe, Escherichia coli, Salmonella e fungos. Os fungos, em particular, dissipam os esporos à medida que se multiplicam, e o revestimento de revestimentos de paredes ou tetos com fotocatalisadores é muito eficaz contra esses esporos.

Efeito anti-algas e anti{1}}mofo

Os fotocatalisadores contendo íons de prata têm efeito antibacteriano, portanto, mesmo uma pequena quantidade de luz pode exercer um efeito antibacteriano. Além disso, o óxido de titânio fotocatalítico tem o efeito de decompor substâncias nocivas produzidas por bactérias, que não podem ser decompostas pelos agentes antibacterianos tradicionais quando morrem. Por exemplo, protege contra bactérias como O-157, E. coli e mofo e, devido ao seu efeito antifúngico, evita odores desagradáveis.

Efeito anti-incrustante

O fotocatalisador tem a função de decompor e remover substâncias químicas como a amônia em contato com o revestimento da parede. Portanto, tem o efeito de suprimir o amarelecimento causado por cigarros e similares.

Tipos de fotocatalisadores

Fotocatálise Homogênea

A fotocatálise homogênea envolve a existência de reagentes e fotocatalisadores na mesma fase, ou seja, ambos podem estar na forma de gases. Um dos exemplos muito comuns de fotocatalisadores homogêneos usados é o ozônio e os sistemas foto{3}}Fenton (Fe+ e Fe+/H2O2). Aqui a espécie reativa será o radical hidroxila (•OH) que tende a ser utilizado para diversos fins e objetivos. Este mecanismo de produção de radical hidroxila (•OH) pelo ozônio pode seguir estes dois caminhos mencionados abaixo.

Fotocatálise heterogênea

É óbvio pela definição que "catálise heterogênea" envolve os catalisadores e reagentes em fases diferentes. A fotocatálise heterogênea é um assunto que envolve uma variedade relativamente grande de reações, que incluem, mas não se limitam a; reações de oxidação leve ou total, processo de desidrogenação, reação de transferência de hidrogênio, 18O2–16O2 e reação de troca isotópica de alcano -deutério, deposição de metal, desintoxicação de água, processo de remoção de poluentes gasosos, etc. Em geral e comumente usados, fotocatalisadores heterogêneos incluem óxidos de metais de transição e semicondutores, que apresentam características únicas.

Aplicação de Fotocatalisadores

Tratamento de Água

Nos processos de tratamento de águas residuais, vários semicondutores binários e ternários estão sendo utilizados como fotocatalisadores. Os fotocatalisadores de dióxido de titânio (TiO2) e óxido de zinco (ZnO) são frequentemente utilizados na purificação de águas residuais. A fotocatália de óxido de zinco é uma excelente substância de oxidação amplamente utilizada no tratamento de águas residuais em indústrias como farmacêutica, impressão e tinturaria, indústria de papel e celulose, etc. Os nanotubos de dióxido de titânio (TiO2), também conhecidos como (TNTs), são fotocatalisadores muito favoráveis para a descontaminação fotocatalítica da água. Benjwal et al. (2015) estudos apresentam que os nanocompósitos ternários à base de óxido de grafeno – TiO2/Fe3O4 são de implementações prospectivas no tratamento de águas residuárias.

Removendo vestígios de metais

Alguns dos oligoelementos como mercúrio (Hg), cromo (Cr) e chumbo (Pb), bem como outros metais, são extremamente perigosos para a saúde humana. Ao utilizar a fotocatálise heterogênea com o propósito de manter a qualidade da água, bem como a saúde humana, tais toxicidades de metais podem ser removidas com sucesso, mesmo em níveis mais baixos de concentrações, como partes por milhão (ppm).

Divisão de água

Para a reação de divisão da água, várias espécies, como sulfetos, óxidos e selenetos, foram produzidas como fotocatalisadores. Nanopartículas de dióxido de titânio (TiO₂), vários semicondutores (acoplados) como CaFe204/TiO₂, heterojunção WO3/BiVO4, bem como nanofibras de núcleo ou casca como CdS/Zno e muitos mais, fornecem formas muito úteis para a produção de hidrogênio a partir da água.

Funções de auto{0}limpeza

O fotocatalisador de dióxido de titânio (TiO₂) alcançou muito reconhecimento como uma substância fotofuncional útil, a razão é que a limpeza de superfícies de vidro e azulejos requer detergentes químicos, esgotamento com alta energia e também é caro. A superfície auto-limpante à base de dióxido de titânio faz com que as moléculas inorgânicas e orgânicas permaneçam absorvidas e degradadas sem esforço. Posteriormente, torna-se fácil lavá-lo com água devido à alta hidrofilicidade do filme de TiO₂. O referido resultado do TiO₂ torna-se funcional nesta condição; quando a taxa de poluentes orgânicos absorvidos na superfície do material é menor que a dos fótons solares incidentes por unidade de tempo. O revestimento, os materiais de pintura para as paredes dos edifícios e os processos de construção estão muito expostos às intempéries, como chuvas naturais e luz solar intensa, por isso

Fatores que melhoram o desempenho do fotocatalisador

Compósitos/Acoplamento

Outra técnica viável para tornar fotocatalisadores eficientes na luz visível para diversas aplicações é o acoplamento de semicondutores ou compósitos. De modo que, um grande gap de semicondutores e um pequeno band gap de semicondutores são acoplados entre si, de modo que tenham um nível de banda de condução (CB) mais negativo. Então, o resultado será; os elétrons da banda de condução (CB) podem ser injetados do semicondutor de banda pequena para o semicondutor de banda grande. Esta técnica e o método de sensibilização por corante são semelhantes, porém o único contraste é que os elétrons se moverão de um semicondutor para outro. A produção de hidrogênio via acoplado SnO2, CdS, CdS/ Pt – TiO2 e NiS / ZnxCd1 – xS / óxido de grafeno reduzido foi examinada.

Metalização

A fim de melhorar a atividade fotocatalítica de um semicondutor, vários metais nobres como Pt, Au, Ag, Ni, Cu, Rh, Pd, etc., têm sido utilizados. A probabilidade de recombinação/reunião elétron-buraco é diminuída por este processo, e isso resulta em uma separação de carga eficaz, bem como taxas mais altas de reação fotocatalítica. Devido a essas propriedades dos metais nobres, a transferência de elétrons pode ser auxiliada, o que leva a uma maior atividade fotocatalítica.

Sensibilização de Corante

A sensibilização por corante é uma técnica auspiciosa para desenvolvimento de superfície e modificação de fotocatalisadores para a utilização de luz visível para conversão de energia. Os corantes possuem características de-redução de oxidação, bem como sensibilidade à luz visível que podem ser úteis para células solares e em sistemas fotocatalíticos. Uma reação catalítica pode ser iniciada porque quando os corantes são expostos à luz visível eles injetam elétrons na banda de condução (CB) dos semicondutores. Uma injeção rápida e rápida de elétrons e uma reação reversa lenta são as condições primordiais para converter a luz absorvida diretamente em energia elétrica com maior eficiência em células solares ou através da produção de hidrogênio.

Dopagem

A aplicação de dopagem é conhecida como adição de impurezas a uma substância pura. O doping é dividido em duas subcategorias: (1) Dopagem catiônica e (2) Dopagem aniônica. A dopagem catiônica envolve a dopagem de cátions para os semicondutores, como metais como Al, Cu, V, Cr, Fe, Ni, Co, Mn, etc. Por outro lado, a dopagem aniônica envolve o uso de ânions, como não-metais como N, S, F, C, etc. dopante. A dopagem de íons metálicos e não metálicos aumenta a foto{7}}responsividade na superfície de um fotocatalisador para chegar à região visível, construindo novos níveis de energia (ou estado de impureza) entre a banda de valência (VB) e a banda de condução (CB) para diminuir seu gap. Os elétrons que são excitados pela luz são deslocados do estado de impureza para a banda de condução (CB).

Como prevenir a desativação de fotocatalisadores?

Envenenamento

A principal causa da desativação dos fotocatalisadores é o envenenamento. Refere-se à desativação química reversível ou irreversível de fotocatalisadores e leva à perda de atividade catalítica, estabilidade e seletividade, o que causa graves problemas e perdas econômicas em processos catalíticos industriais. A Figura 1 mostra o envenenamento por enxofre por H2S de fotocatalisadores de níquel com e sem adição de oxigênio.

Sinterização

A sinterização é outra causa comum de desativação de fotocatalisadores. É uma degeneração térmica que vem com redução da área de superfície catalítica e área de suporte. O que é pior, as fases catalíticas mudariam para fases não-catalíticas, dificultando assim as reações químicas pretendidas.

Coqueificação

O coque é responsável por cerca de 20% da desativação de fotocatalisadores e geralmente está relacionado ao entupimento. Ou seja, os materiais carbonáceos e outros materiais nos poros dos fotocatalisadores se depositam, diminuindo o tamanho dos poros e evitando que as moléculas reagentes se difundam no poro. Normalmente, esses depósitos carbonáceos podem ser removidos por gaseificação com vapor de água ou hidrogênio, e adquirimos CH4, CO e COx, respectivamente. Portanto, a desativação da coqueificação é um processo reversível. A Figura 2 é uma ilustração esquemática da deposição de coque em fotocatalisadores HZSM-5 não modificados e modificados com metal.

Mecanismo de Fotocatálise

(1) O processo começa com a absorção de luz e a subsequente geração de portadores de carga. Quando a superfície do fotocatalisador é iluminada por luz com energia igual ou superior à energia do gap das perovskitas de haleto metálico (MHPs), ocorre uma transição eletrônica imediata, dando origem à criação de pares de elétrons-buracos (e-h). É importante notar que a luz é normalmente categorizada em duas faixas de comprimento de onda: luz ultravioleta (UV), abrangendo 200-400 nm, e luz visível, abrangendo a faixa 400-800 nm. Notavelmente, quando a energia do gap (Eg) de um semicondutor é inferior a aproximadamente 3,1 elétron-volts (eV), o material pode absorver efetivamente a luz visível. Esta capacidade é de grande importância porque os fótons visíveis constituem a maior parte da luz solar, contribuindo com cerca de 50% de sua composição.

(2) A próxima fase crucial envolve a separação e movimento destes portadores de carga. À medida que a luz desencadeia a transição dos elétrons da banda de valência (VB) para a banda de condução (CB), ela deixa buracos no VB. Essa separação de elétrons-buracos (e-h) é uma etapa fundamental na fotocatálise. No entanto, é essencial reconhecer que a recombinação destes elétrons e buracos fotogerados é um processo inerente e inevitável. Infelizmente, esta recombinação pode dificultar a utilização eficiente de portadores de carga, diminuindo em última análise a atividade catalítica dos fotocatalisadores.

(3) A etapa subsequente envolve reações redox de superfície dos reagentes correspondentes. Isto implica a rápida transferência de elétrons, capazes de redução, e buracos, possuindo potencial de oxidação, para locais de reação designados na superfície dos fotocatalisadores de haleto metálico perovskita (MHP). Termodinamicamente falando, alcançar reações redox bem-sucedidas exige um alinhamento preciso entre a estrutura da banda de energia do semicondutor e os potenciais da reação redox. Este alinhamento exige que o nível de energia da banda de condução (CB) seja mais negativo que o potencial de redução, enquanto o nível de energia da banda de valência (VB) deve ser mais positivo que o potencial de oxidação.

Como manter fotocatalisadores

01/

Escolha os fotocatalisadores certos
Escolher os fotocatalisadores certos para a aplicação específica é fundamental para evitar a desativação. Diferentes fotocatalisadores possuem vários graus de estabilidade e resistência à desativação. Portanto, é importante selecionar um Fotocatalisador que seja adequado às condições específicas do processo. O design dos fotocatalisadores também é importante. Você pode alterar a área de superfície, o tamanho dos poros e o tamanho do pellet para evitar o envenenamento por fotocatalisadores.

02/

Mantenha os fotocatalisadores limpos
Uma das principais razões para a desativação dos Fotocatalisadores é o acúmulo de contaminantes em sua superfície. Estas impurezas podem vir da matéria-prima ou do ambiente circundante. Para evitar que isto aconteça, é essencial purgar periodicamente o sistema ou filtrar a matéria-prima.

03/

Evite altas temperaturas
Os fotocatalisadores podem ser sensíveis a altas temperaturas, o que pode levar à sua desativação. É crucial evitar a exposição dos fotocatalisadores a temperaturas além da sua faixa operacional segura. É melhor monitorar a temperatura do sistema e ajustar o processo de acordo.

04/

Monitore a atividade dos fotocatalisadores
O monitoramento da atividade dos Fotocatalisadores pode ajudar a detectar quaisquer alterações no seu desempenho. Isto pode ser conseguido medindo regularmente a taxa de reação ou realizando testes periódicos de fotocatalisadores. Ao monitorar a atividade dos fotocatalisadores, quaisquer problemas podem ser identificados precocemente e ações corretivas podem ser tomadas para evitar a desativação.

Nossa fábrica

Com décadas de experiência na fabricação e comercialização de produtos químicos de alta-qualidade, a Gnee Chemical Company fornece produtos químicos orgânicos, bioquímicos, intermediários farmacêuticos e muito mais. A Gnee Chemical possui uma força de trabalho qualificada em pesquisa e desenvolvimento. Nossa equipe de mais de 200 pessoas é responsável pelos testes de qualidade, controle de produção e serviço pós{4}}venda como um serviço-único. Fornecemos soluções de P&D e produção para nossos clientes globais. Aderimos ao princípio de "Qualidade em primeiro lugar" e obtivemos a certificação ISO 9001. Também criamos um centro de testes dedicado para implementar padrões rigorosos de controle de qualidade em todas as fases do processo de produção. Os inspetores de qualidade monitoram de perto o processo de produção de cada produto para garantir a qualidade dos produtos químicos finais.

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Certificações

Perguntas frequentes

P: Quais são as limitações do sistema fotocatalítico?

R: No entanto, muitos dos fotocatalisadores semicondutores são incapazes de absorver a luz visível do espectro solar devido ao seu amplo intervalo de bandas. Foi demonstrado que a incorporação de um elemento estranho, como um dopante, na rede desses fotocatalisadores reduz o gap e aumenta a absorção de luz visível.

P: Quais são os desafios técnicos da fotocatálise?

R: Vários fatores, incluindo recombinação-de portadores de carga, inibição da transferência de carga interfacial, eficiência de degradação e separação de carga, reduzem a eficácia do processo de fotocatálise quando exposto ao espectro visível [138] . Um dos desafios proeminentes enfatizados é o baixo armazenamento de hidrogênio [83].

P: Os fotocatalisadores são reutilizáveis?

R: Os filmes fotocatalíticos de MoS2 são facilmente recuperáveis e reutilizáveis. Os filmes apresentam alta estabilidade estrutural e química mesmo após 5 ciclos dos estudos de degradação.

P: O que é um bom fotocatalisador?

R: Um bom fotocatalisador deve ser caracterizado por: (i) a capacidade de absorver radiação de uma ampla faixa espectral de luz, (ii) a posição apropriada das bandas de energia do semicondutor em relação aos potenciais de reação redox, (iii) alta mobilidade e longo caminho de difusão dos portadores de carga, (iv) termodinâmico.

P: Quais são os fatores que afetam o fotocatalisador?

R: A extensão da adsorção do corante depende da concentração inicial do corante, da natureza do corante, da área superficial do fotocatalisador e do pH da solução. O pH determina a carga superficial do fotocatalisador. A adsorção do corante é mínima quando o pH da solução está no ponto isoelétrico (ponto de carga zero.

P: Por que os fotocatalisadores são importantes?

R: Os fotocatalisadores são materiais excelentes que podem facilmente alterar a energia solar para uso em atividades de oxidação e redução. Os fotocatalisadores são utilizados em diversas áreas, como eliminação de poluentes do ar e da água, divisão da água para gerar H2, controle de odores, inativação de células cancerígenas e inativação bacteriana.

P: Por que os condutores não são usados como fotocatalisadores?

R: No caso do condutor, a banda de valência e a banda de condução se sobrepõem. Para a reação fotocatalítica, a condição necessária é a oxidação e a redução simultaneamente, mas na condução apenas os elétrons livres estão disponíveis. Forma condutor, realizamos apenas a reação de oxidação por vez, não ambas as reações simultaneamente.

P: Quais são os fotocatalisadores mais comuns?

A: Óxido de titânio (IV)
Apesar das propriedades promissoras do óxido de zinco, o óxido de titânio (IV) ainda é o fotocatalisador mais comumente utilizado. Isto está amplamente relacionado à maior estabilidade química do TiO2. O óxido de titânio (IV) tem um gap de energia semelhante ao do ZnO (3,2 eV) e um padrão de banda de energia semelhante.

P: Qual é o fotocatalisador mais ativo?

R: O dióxido de titânio (TiO2) é o fotocatalisador mais proeminente [1,2,3], amplamente utilizado devido à sua grande atividade fotocatalítica, estabilidade química e biológica, insolubilidade em água, ambiente ácido e básico, resistividade à corrosão, não toxicidade, baixo preço e disponibilidade em comparação com óxido, sulfeto.

P: Quais são os requisitos para um fotocatalisador?

R: Os requisitos de um fotocatalisador incluem pelo menos um material semicondutor-A com um intervalo de banda de pelo menos 3 eV, pelo menos um material semicondutor-B com um intervalo de banda menor ou igual a 3 eV e pelo menos um aditivo-C. À medida que o conteúdo das fibras do fotocatalisador aumenta, o tecido pode absorver mais amônia, o desempenho do desodorante é melhor e o efeito desodorante também é melhor. Quando o conteúdo da fibra fotocatalisadora é de 80% e 100%, os tecidos têm um bom efeito desodorizante.

P: Quais são os problemas da fotocatálise?

R: Os desafios-relacionados ao material incluem a síntese e o projeto de fotocatalisadores que possam absorver luz visível com alta eficiência quântica, cocatalisadores que sejam seletivos e possam acelerar as reações de redução e/ou oxidação e camadas de proteção que facilitem a migração dos portadores minoritários para o .

P: Quais são os princípios básicos do fotocatalisador?

R: Na fotocatálise, a radiação é usada para acelerar reações químicas. A radiação é amplamente dividida em duas regiões: ultravioleta e visível, que são selecionadas de forma proeminente com base no catalisador, por exemplo. Apenas 4% do espectro solar está na região UV.

P: Qual é a diferença entre fotocatálise e fotocatalisador?

R: A fotocatálise inclui reações que ocorrem utilizando luz e um semicondutor. O substrato que absorve luz e atua como catalisador de reações químicas é conhecido como fotocatalisador.

P: O que é degradação do fotocatalisador?

R: A degradação fotocatalítica é um processo de oxidação avançado, que pode ser usado para degradar poluentes com alta concentração, complexidade e baixa biodegradabilidade [204]. A degradação fotocatalítica utiliza energia luminosa para impulsionar a degradação de poluentes.

P: Por que a luz UV é usada na fotocatálise?

R: A excitação direta-com luz UV fornece há muito tempo uma maneira única de acessar moléculas em seu estado excitado e promover reatividade não convencional. Com o advento da fotocatálise, esses estados excitados podem ser alcançados usando radiações menos -energéticas pela ação de um fotossensibilizador.

P: Quais metais são usados na fotocatálise?

R: Aqui, relatamos um processo fotocatalítico que permite recuperar seletivamente sete metais preciosos - prata (Ag), ouro (Au), paládio (Pd), platina (Pt), ródio (Rh), rutênio (Ru) e irídio (Ir) - de placas de circuito usadas, catalisadores automotivos ternários e minérios.

P: Quais são os nanomateriais para fotocatálise?

R: Nanopartículas metálicas, como platina, prata e ouro, ou uma combinação delas, são materiais excelentes em comparação com vários óxidos-metálicos. Esses materiais possuem boas propriedades eletrônicas e fotocatalíticas.

P: Quais são as limitações da fotocatálise?

R: Uma limitação é a faixa estreita de resposta à luz e a capacidade insuficiente de separação de carga dos materiais semicondutores atualmente disponíveis. Outra limitação é o desafio de ampliar a fotocatálise para um processo industrial que seja-competitivo em termos de custo com as tecnologias existentes.

P: Quais são os parâmetros que afetam a fotocatálise?

R: Na degradação fotocatalítica de corantes em águas residuais, são parâmetros operacionais que afetam o processo: pH da solução a ser degradada e pH da solução precursora (solução do catalisador durante a preparação do catalisador); agente oxidante, temperatura de calcinação, teor de dopante e catalisador ...

P: A fotocatálise produz ozônio?

R: Sim, dependendo do comprimento de onda UV. A luz UV varia de 160 a 240 nanômetros, ideal para criar ozônio a partir do oxigênio. Tenha em mente que as moléculas de oxigênio criam ozônio através de um processo conhecido como fotólise. O processo geralmente perturba a molécula de oxigênio e resulta em átomos de oxigênio valentes.

Como um dos principais fabricantes e fornecedores de fotocatalisadores na China, damos as boas-vindas a você para vender fotocatalisadores baratos no atacado aqui em nossa fábrica. Todos os produtos químicos são de alta qualidade e preço competitivo.

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