Фотокатализ ба электрокатализ хоёрын гол ялгаа нь фотокатализын үед каталитик урвалын боловсруулалтанд фото өдөөгдсөн цахилгаан зөөвөрлөгчид давамгайлдаг бол электрокатализын үед каталитик урвалын боловсруулалтад гадны хэлхээний өдөөгдсөн тээвэрлэгчид давамгайлдагт оршино.
Фотокатализ нь хангалттай энергийн түвшинтэй нэгдэл болон фотонуудын хооронд шүргэлцэх үед чөлөөт радикал механизмыг эхлүүлэх үед үүсдэг фото идэвхжсэн химийн урвал юм. Нөгөө талаас электрокатализ нь электрод-электролитийн интерфэйс дээр явагддаг цахилгаан химийн урвалын нэг төрлийн катализын нэг төрөл юм.
Фотокатализ гэж юу вэ?
Фотокатализ нь хангалттай энергийн түвшинтэй нэгдэл болон фотонуудын хооронд шүргэлцэх үед чөлөөт радикал механизмыг эхлүүлэх үед үүсдэг фото идэвхжсэн химийн урвал юм. Энэ нь катализаторын оролцоотой фото урвалын хурдатгалын нэг төрөл юм. Катализаторын фотолизийн үед гэрэл шингэсэн субстратаар шингэдэг. Фото үүсгэсэн катализ гэж нэрлэгддэг өөр нэг төрөл байдаг. Энэ нь катализаторын зарим электрон нүхний хос үүсгэх чадвараас хамаардаг фотокаталитик үйл ажиллагаа юм. Эдгээр хосууд нь хоёрдогч урвалд орох чадвартай гидроксил радикалууд гэх мэт чөлөөт радикалуудыг үүсгэж чаддаг. Энэ үйл явцын анхны практик хэрэглээ нь титаны давхар ислийн оролцоотой усны электролизийг нээсэн явдал юм.
Зураг 01: Фотокатализийн хэрэглээ
Фотокатализын хоёр үндсэн төрөл байдаг: нэгэн төрлийн ба гетероген фотокатализ. Нэг төрлийн фотокатализаторын үед урвалд орох бодис ба фотокатализаторууд нэг үе шатанд оршдог. Энэ төрлийн урвалын хамгийн түгээмэл жишээ бол озон ба фото-Фентон систем юм. Үүний эсрэгээр, гетероген фотокатализаторын үед урвалд орох бодисууд болон фотокатализаторууд өөр өөр үе шатанд байдаг. Энэ төрлийн урвалын нийтлэг жишээнд бага зэргийн буюу нийт исэлдүүлэх, усгүйжүүлэх, устөрөгч дамжуулах урвал гэх мэт орно.
Электрокатализ гэж юу вэ?
Электрокатализыг электрод-электролитийн интерфэйс дээр үүсэх цахилгаан химийн урвалын нэг төрлийн бус катализ гэж тодорхойлж болно. Энэ процесст электрон донор-хүлээн авагч болон катализаторын үүргийг электрод гүйцэтгэдэг.
Зураг 02: Цахилгаан катализаторын тогтвортой байдлыг хэмжихэд цагаан алтны катод ашиглах нь
Цахилгаан катализатор нь цахилгаан химийн урвалд оролцох боломжтой катализаторын нэг төрөл юм. Эдгээр бодисууд нь электродын гадаргуу дээр ажиллах чадвартай катализаторын өвөрмөц хэлбэрүүд юм. Ерөнхийдөө цахилгаан катализатор нь гетероген, жишээлбэл. платинжуулсан электрод. Нэг төрлийн цахилгаан катализаторууд бас байдаг. Эдгээр нь уусдаг бөгөөд тэдгээр нь электрод ба урвалжуудын хооронд электрон дамжуулахад тусалдаг. Тэд мөн бидний нийт хагас урвалаар тодорхойлж болох завсрын химийн хувирлыг хөнгөвчлөх боломжтой.
Фотокатализ ба электрокатализ хоёр юугаараа ялгаатай вэ?
Фотокатализ нь хангалттай энергийн түвшинтэй нэгдэл болон фотонуудын хооронд чөлөөт радикал механизмууд холбогдож эхлэх үед үүсдэг фото идэвхжсэн химийн урвал юм. Нөгөө талаас электрокатализ нь электрод-электролитийн интерфэйс дээр явагдах электрохимийн урвалын нэг төрлийн катализын нэг төрөл юм. Фотокатализ ба электрокатализ хоёрын гол ялгаа нь фотокатализ дахь каталитик урвалын боловсруулалтанд фотоиндукцлагдсан цахилгаан зөөвөрлөгчид давамгайлдаг бол электролиз дэх каталитик урвалын боловсруулалтанд гадны хэлхээний өдөөгдсөн тээвэрлэгчид давамгайлдаг. Түүнчлэн, фотокатализ нь цайрын исэл, цайрын сульфид, кадми сульфид, стронцийн хэт исэл зэрэг фотокатализаторыг ашигладаг бол электрокатализ нь нүүрстөрөгчийн нано хоолой, графен дээр суурилсан материал, металл-органик хүрээ гэх мэтийг ашигладаг.
Доорх инфографик нь фотокатализ ба электрокатализ хоёрын ялгааг хүснэгт хэлбэрээр үзүүлэв.
Товч мэдээлэл – Фотокатализ ба Электрокатализ
Фотокатализ ба электрокатализ нь химийн шинжлэх ухааны чухал аналитик процесс юм. Фотокатализ ба электрокатализ хоёрын гол ялгаа нь фотокатализын үед каталитик урвалын боловсруулалтанд фото өдөөгдсөн цахилгаан тээвэрлэгчид давамгайлдаг бол электрокатализын үед каталитик урвалын боловсруулалт нь гадаад хэлхээний өдөөгдсөн тээвэрлэгчид давамгайлдаг.
