Фотокатализаторы

Почему выбирают нас

Богатый опыт
Имея многолетний опыт в исследованиях, производстве и маркетинге органических химикатов, мы стали глобальным поставщиком продуктов химических исследований, разработок и производства.

Профессиональная команда
В компании Genie Chemical работает высококвалифицированная научно-исследовательская команда, насчитывающая более 200 человек.

Комплексное-обслуживание
Проверка качества, контроль производства и после-послепродажное обслуживание, обеспечивающее комплексное-обслуживание.

КК
Компания получила сертификат ISO 9001 и создала специальный испытательный центр для внедрения строгих стандартов контроля качества на всех этапах производственного процесса. Инспекторы по качеству внимательно контролируют производственный процесс каждого продукта, чтобы гарантировать качество конечного химического продукта.

Что такое фотокатализаторы

Фотокатализаторы — это материалы, особенно полупроводники, такие как диоксид титана и оксид цинка, которые ускоряют химические реакции под воздействием светового облучения. Когда фотоны достаточной энергии ударяются о поверхность фотокатализатора, генерируются электронно-дырочные пары. Это инициирует окислительно-восстановительные реакции, которые разлагают органические загрязнители и дезинфицируют болезнетворные микроорганизмы, передающиеся через воду. Универсальные и эффективные фотокатализаторы используют солнечный или искусственный свет для запуска этих реакций, предлагая таким образом возобновляемое и экологически-решение.

Преимущества фотокатализаторов

Дезодорирующий эффект

Фотокатализаторы содержат компонент, называемый диоксидом титана. Когда диоксид титана подвергается воздействию ультрафиолетового или флуоресцентного света, образуются активные формы кислорода. Он поглощает-вещества, вызывающие запах, с которыми вступает в контакт, и расщепляет его на воду и углекислый газ. Его преимущество заключается в удалении всех запахов в комнате, таких как запах сигарет, плесени и обуви.

Разложение и удаление вредных веществ: удаление формальдегида, удаление запаха.

Фотокатализатор также выполняет функцию разложения и удаления «формальдегида». Эти вредные вещества испаряются из строительных материалов и мебели и являются причиной аллергических заболеваний в помещениях. Кроме того, в отличие от методов удаления химических или токсичных веществ, высокоактивный фотокатализатор, реагирующий на видимый свет-, в основном состоит из вещества, называемого нано-апатитом диоксида титана, которое также можно использовать в качестве пищевой добавки, безопасной и не имеющей побочных эффектов.

Антибактериальный эффект

Фотокатализатор оказывает дезодорирующее действие. Он обладает эффектом разложения и удаления норовируса, гриппа, кишечной палочки, сальмонеллы и грибков. В частности, плесень рассеивает споры по мере их размножения, а покрытие настенных покрытий или потолков фотокатализаторами очень эффективно против этих спор.

Эффект против-водорослей и-плесени

Фотокатализаторы, содержащие ионы серебра, обладают антибактериальным действием, поэтому даже небольшое количество света может оказывать антибактериальное действие. Кроме того, фотокаталитический оксид титана обладает эффектом разложения вредных веществ, вырабатываемых бактериями, которые не могут быть разложены традиционными антибактериальными средствами после их гибели. Например, он защищает от таких бактерий, как О-157, кишечная палочка и плесень, а благодаря своему противогрибковому действию предотвращает появление неприятных запахов.

Противообрастающий эффект

Фотокатализатор выполняет функцию разложения и удаления химических веществ, таких как аммиак, при контакте со стеновым покрытием. Таким образом, он оказывает эффект подавления пожелтения, вызванного сигаретами и т.п.

Типы фотокатализаторов

Гомогенный фотокатализ

Гомогенный фотокатализ предполагает существование реагентов и фотокатализаторов в одной и той же фазе, т. е. оба могут находиться в форме газов. Одним из очень распространенных примеров используемых гомогенных фотокатализаторов являются системы озона и фото-Фентона (Fe+ и Fe+/H2O2). Здесь реакционноспособным компонентом должен быть гидроксильный радикал (•ОН), который имеет тенденцию использоваться для различных целей и задач. Этот механизм образования гидроксильного радикала (•OH) под действием озона может идти по двум путям, упомянутым ниже.

Гетерогенный фотокатализ

Из определения очевидно, что «гетерогенный катализ» предполагает нахождение катализаторов и реагентов в разных фазах. Гетерогенный фотокатализ представляет собой предмет, включающий относительно большое разнообразие реакций, которые включают, помимо прочего; реакции мягкого или полного окисления, процесс дегидрирования, реакция переноса водорода, реакция изотопного обмена 18O2–16O2 и дейтерий-алканов, осаждение металлов, детоксикация воды, процесс удаления газообразных загрязняющих веществ и т. д. В целом и обычно используемые гетерогенные фотокатализаторы включают оксиды переходных металлов и полупроводники, которые обладают уникальными характеристиками.

Применение фотокатализаторов

Очистка воды

В процессах очистки сточных вод в качестве фотокатализаторов используются различные бинарные и тройные полупроводники. Фотокатализаторы диоксида титана (TiO2) и оксида цинка (ZnO) часто используются при очистке сточных вод. Фотокатализатор оксида цинка является отличным окислительным веществом, которое широко используется при очистке сточных вод в таких отраслях, как фармацевтика, полиграфия и крашение, бумажная и целлюлозная промышленность и т. д. Нанотрубки диоксида титана (TiO2), также известные как (ТНТ), являются очень подходящими фотокатализаторами для фотокаталитического обеззараживания воды. Бенджвал и др. (2015) исследования показывают, что тройные нанокомпозиты на основе оксида графена–TiO2/Fe3O4 имеют перспективное применение в очистке сточных вод.

Удаление следов металлов

Некоторые микроэлементы, такие как ртуть (Hg), хром (Cr) и свинец (Pb), а также другие металлы чрезвычайно опасны для здоровья человека. Используя гетерогенный фотокатализ с целью поддержания качества воды, а также здоровья человека, такую токсичность металлов можно успешно устранить даже при более низком уровне концентраций, таких как части на миллион (ppm).

Расщепление воды

Для реакции расщепления воды в качестве фотокатализаторов были получены различные вещества, такие как сульфиды, оксиды и селениды. Наночастицы диоксида титана (TiO₂), несколько полупроводников (связанных), таких как CaFe204/TiO₂, гетеропереход WO3/BiVO4, а также нановолокна ядра или оболочки, такие как CdS/Zno, и многие другие представляют собой очень полезные способы производства водорода из воды.

Функции самоочистки-

Фотокатализатор диоксида титана (TiO₂) получил широкое признание как полезное фотофункциональное вещество, причина в том, что для очистки стеклянных и плиточных поверхностей требуются химические моющие средства, истощение с высокой энергией, а также это дорого. Самоочищающаяся поверхность-на основе диоксида титана позволяет неорганическим и органическим молекулам легко впитываться и разлагаться на ней. После этого ее становится легко мыть водой благодаря высокой гидрофильности пленки TiO₂. При этом указанный результат TiO₂ становится функциональным; когда скорость поглощения органических загрязнителей на поверхности материала меньше скорости падающих солнечных фотонов в единицу времени. Покрытия, лакокрасочные материалы для стен зданий и строительные процессы сильно подвержены воздействию плохих погодных условий, таких как естественные осадки и резкий солнечный свет, поэтому

Факторы, улучшающие производительность фотокатализатора

Композиты/муфты

Еще одним жизнеспособным методом повышения эффективности фотокатализаторов в видимом свете для различных применений является соединение полупроводников или композитов. Таким образом, полупроводники с большой запрещенной зоной и полупроводники с малой запрещенной зоной соединяются вместе, поэтому они имеют более отрицательный уровень зоны проводимости (CB). Итак, результат будет; Электроны зоны проводимости (CB) могут инжектироваться из полупроводника с малой запрещенной зоной в полупроводник с большой запрещенной зоной. Этот метод и метод сенсибилизации красителем похожи, однако единственное отличие состоит в том, что электроны будут перемещаться из одного полупроводника в другой. Исследовано образование водорода через сопряженные SnO2, CdS, CdS/Pt–TiO2 и NiS/ZnxCd1–xS/восстановленный оксид графена.

Металлизация

Для улучшения фотокаталитической активности полупроводника использовались различные благородные металлы, такие как Pt, Au, Ag, Ni, Cu, Rh, Pd и т. д. Этот процесс снижает вероятность электронно-дырочной рекомбинации / воссоединения, что приводит к эффективному разделению зарядов, а также к более высоким скоростям фотокаталитической реакции. Благодаря этим свойствам благородных металлов может способствовать переносу электронов, что приводит к более высокой фотокаталитической активности.

Сенсибилизация красителя

Сенсибилизация красителем — благоприятный метод разработки поверхности и модификации фотокатализаторов для использования видимого света для преобразования энергии. Красители обладают окислительно-восстановительными-характеристиками, а также чувствительностью к видимому свету, что может быть полезно для солнечных элементов и фотокаталитических систем. Каталитическую реакцию можно начать, потому что, когда красители подвергаются воздействию видимого света, они вводят электроны в зону проводимости (CB) полупроводников. Быстрая и быстрая инжекция электронов и медленная обратная реакция являются основными условиями для преобразования поглощенного света непосредственно в электрическую энергию с более высокой эффективностью в солнечных элементах или путем производства водорода.

Допинг

Применение легирования известно как добавление примесей к чистому веществу. Допинг делится на две подкатегории: (1) Катионное легирование и (2) Анионное легирование. Катионное легирование включает легирование катионами полупроводников, таких как металлы, такие как Al, Cu, V, Cr, Fe, Ni, Co, Mn и т. д. С другой стороны, анионное легирование включает использование анионов, таких как неметаллы, такие как N, S, F, C и т. д. Кристаллическая решетка фотокатализатора получает новое и уникальное воздействие от каждого из них. допант. Легирование ионами металла, а также ионов неметалла увеличивает фото-чувствительность на поверхности фотокатализатора, чтобы попасть в видимую область, создавая новые энергетические уровни (или примесное состояние) между валентной зоной (VB) и зоной проводимости (CB), чтобы уменьшить запрещенную зону. Электроны, возбуждаемые светом, перемещаются из примесного состояния в зону проводимости (ЗП).

Как предотвратить дезактивацию фотокатализаторов?

Отравление

Основной причиной дезактивации фотокатализаторов является отравление. Это относится к обратимой или необратимой химической дезактивации фотокатализаторов и приводит к потере каталитической активности, стабильности и селективности, что вызывает серьезные проблемы и экономические потери в промышленных каталитических процессах. На рисунке 1 показано отравление серой H2S никелевых фотокатализаторов с добавлением кислорода и без него.

Спекание

Спекание — еще одна распространенная причина дезактивации фотокатализаторов. Это термическая дегенерация, которая сопровождается уменьшением площади каталитической поверхности и площади опоры. Что еще хуже, каталитические фазы перейдут в не-каталитические фазы, тем самым препятствуя намеченным химическим реакциям.

Коксование

На коксование приходится около 20% дезактивации фотокатализаторов, и оно обычно связано с закупоркой. А именно, углеродистые и другие материалы в порах фотокатализаторов осаждаются, уменьшая размер пор и предотвращая диффузию молекул реагентов в пору. Обычно эти углеродистые отложения можно удалить путем газификации водяным паром или водородом, и мы приобретаем CH4, CO и COx соответственно. Таким образом, дезактивация коксования является обратимым процессом. На рис. 2 схематически показано осаждение кокса на немодифицированных и модифицированных металлом фотокатализаторах HZSM-5.

Механизм фотокатализа

(1) Процесс начинается с поглощения света и последующей генерации носителей заряда. Когда поверхность фотокатализатора освещается светом с энергией, равной или превышающей энергию запрещенной зоны металлогалогенных перовскитов (МГП), происходит немедленный электронный переход, приводящий к созданию электронно--дырочных (e-h) пар. Стоит отметить, что свет обычно разделяют на два диапазона длин волн: ультрафиолетовый (УФ) свет, охватывающий длину волны 200–400 нм, и видимый свет, охватывающий диапазон 400–800 нм. Примечательно, что когда энергия запрещенной зоны (Eg) полупроводника ниже примерно 3,1 электронвольта (эВ), материал может эффективно поглощать видимый свет. Эта способность имеет большое значение, поскольку видимые фотоны составляют основную часть солнечного света, составляя около 50% его состава.

(2) Следующий решающий этап включает разделение и движение этих носителей заряда. Поскольку свет вызывает переход электронов из валентной зоны (VB) в зону проводимости (CB), он оставляет после себя дырки в VB. Такое разделение электронов-дырок (e-h) является ключевым шагом в фотокатализе. Однако важно признать, что рекомбинация этих фотогенерированных электронов и дырок является неотъемлемым и неизбежным процессом. К сожалению, эта рекомбинация может препятствовать эффективному использованию носителей заряда, что в конечном итоге снижает каталитическую активность фотокатализаторов.

(3) Следующий этап включает поверхностные окислительно-восстановительные реакции соответствующих реагентов. Это влечет за собой быстрый перенос электронов, способных к восстановлению, и дырок, обладающих окислительным потенциалом, к назначенным реакционным центрам на поверхности фотокатализаторов металлогалогенид-перовскита (МГП). С термодинамической точки зрения, достижение успешных окислительно-восстановительных реакций требует точного согласования зонной энергетической структуры полупроводника и потенциалов окислительно-восстановительных реакций. Такое выравнивание требует, чтобы энергетический уровень зоны проводимости (CB) был более отрицательным, чем восстановительный потенциал, в то время как энергетический уровень валентной зоны (VB) должен быть более положительным, чем окислительный потенциал.

Как хранить фотокатализаторы

01/

Выбирайте правильные фотокатализаторы
Выбор правильных фотокатализаторов для конкретного применения имеет решающее значение для предотвращения дезактивации. Различные фотокатализаторы имеют разную степень стабильности и устойчивости к дезактивации. Поэтому важно выбрать фотокатализаторы, подходящие для конкретных условий процесса. Дизайн фотокатализаторов также имеет значение. Вы можете изменить площадь поверхности, размер пор и размер гранул, чтобы предотвратить отравление фотокатализаторов.

02/

Держите фотокатализаторы в чистоте
Одной из основных причин дезактивации фотокатализаторов является накопление загрязнений на его поверхности. Эти примеси могут поступать из сырья или из окружающей среды. Чтобы этого не произошло, необходимо периодически очищать систему или фильтровать сырье.

03/

Избегайте высоких температур
Фотокатализаторы могут быть чувствительны к высоким температурам, что может привести к их дезактивации. Крайне важно избегать воздействия на фотокатализаторы температур, выходящих за пределы безопасного рабочего диапазона. Вам лучше следить за температурой системы и соответствующим образом корректировать процесс.

04/

Мониторинг активности фотокатализаторов
Мониторинг активности фотокатализаторов может помочь обнаружить любые изменения в их работе. Этого можно достичь, регулярно измеряя скорость реакции или проводя периодические испытания фотокатализаторов. Мониторинг активности фотокатализаторов позволяет заранее выявить любые проблемы и принять корректирующие меры для предотвращения дезактивации.

Наша фабрика

Имея многолетний опыт в производстве и маркетинге-высококачественных химикатов, компания Gnee Chemical Company поставляет органические химикаты, биохимические продукты, фармацевтические промежуточные продукты и многое другое. Gnee Chemical располагает квалифицированной рабочей силой, занимающейся исследованиями и разработками. Наша команда, состоящая из более чем 200 человек, отвечает за тестирование качества, контроль производства и-послепродажное обслуживание в рамках единого-сервиса. Мы предоставляем научно-исследовательские и производственные решения для наших клиентов по всему миру. Мы придерживаемся принципа «Качество прежде всего» и получили сертификат ISO 9001. Мы также создали специальный испытательный центр для внедрения строгих стандартов контроля качества на всех этапах производственного процесса. Инспекторы по качеству внимательно контролируют производственный процесс каждого продукта, чтобы гарантировать качество конечной химической продукции.

productcate-1-1

Сертификаты

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Каковы ограничения фотокаталитической системы?

Ответ: Однако многие полупроводниковые фотокатализаторы не способны поглощать видимый свет солнечного спектра из-за широкой запрещенной зоны. Было показано, что включение постороннего элемента, такого как легирующая примесь, в решетку этих фотокатализаторов уменьшает их запрещенную зону и увеличивает поглощение видимого света.

Вопрос: Каковы технические проблемы фотокатализа?

Ответ: Несколько факторов, в том числе рекомбинация носителей заряда-, ингибирование межфазного переноса заряда, эффективность деградации и разделение зарядов, снижают эффективность процесса фотокатализа при воздействии видимого спектра [138] . Одной из важных проблем, на которую акцентируют внимание, является недостаточное хранение водорода [83].

Вопрос: Можно ли использовать фотокатализаторы повторно?

Ответ: Фотокаталитические пленки MoS2 легко восстанавливаются и пригодны для повторного использования. Пленки демонстрируют высокую структурную и химическую стабильность даже после 5 циклов исследований деградации.

Вопрос: Что делает фотокатализатор хорошим?

Ответ: Хороший фотокатализатор должен характеризоваться: (i) способностью поглощать излучение из широкого спектрального диапазона света, (ii) соответствующим положением энергетических зон полупроводника относительно потенциалов окислительно-восстановительных реакций, (iii) высокой подвижностью и длинным путем диффузии носителей заряда, (iv) термодинамикой.

Вопрос: Каковы факторы, влияющие на фотокатализатор?

Ответ: Степень адсорбции красителя зависит от исходной концентрации красителя, природы красителя, площади поверхности фотокатализатора и pH раствора. pH определяет поверхностный заряд фотокатализатора. Адсорбция красителя минимальна, когда pH раствора находится в изоэлектрической точке (точке нулевого заряда).

Вопрос: Почему фотокатализаторы важны?

Ответ: Фотокатализаторы — это выдающиеся материалы, которые могут легко изменять солнечную энергию для использования в процессах окисления и восстановления. Фотокатализаторы используются в нескольких областях, таких как удаление загрязняющих веществ из воздуха и воды, расщепление воды с образованием H2, контроль запаха, инактивация раковых клеток и инактивация бактерий.

Вопрос: Почему в качестве фотокатализатора не используются проводники?

A: В случае проводника валентная зона и зона проводимости перекрываются. Для фотокаталитической реакции необходимым условием является одновременное окисление и восстановление, но при проводимости доступны только свободные электроны. В форме проводника мы выполняем одновременно только реакцию окисления, а не обе реакции одновременно.

Вопрос: Какие фотокатализаторы наиболее распространены?

A: Оксид титана(IV).
Несмотря на многообещающие свойства оксида цинка, оксид титана(IV) по-прежнему остается наиболее часто используемым фотокатализатором. Во многом это связано с более высокой химической стабильностью TiO2. Оксид титана (IV) имеет энергетическую щель, аналогичную ZnO (3,2 эВ), и аналогичную структуру энергетических зон.

Вопрос: Какой фотокатализатор самый активный?

A: Диоксид титана (TiO2) является наиболее известным фотокатализатором [1,2,3], широко используемым благодаря его большой фотокаталитической активности, химической и биологической стабильности, нерастворимости в воде, кислотной и основной среде, устойчивости к коррозии, нетоксичности, низкой цене и доступности по сравнению с оксидом, сульфидом.

Вопрос: Каковы требования к фотокатализаторам?

A: Требования к фотокатализатору включают по крайней мере один полупроводниковый материал-A с шириной запрещенной зоны не менее 3 эВ, по крайней мере один полупроводниковый материал-B с шириной запрещенной зоны менее или равной 3 эВ и по крайней мере одну добавку-C. По мере увеличения содержания фотокаталитических волокон ткань может поглощать больше аммиака, дезодорирующие свойства улучшаются, а дезодорирующий эффект также улучшается. Когда содержание фотокаталитического волокна составляет 80% и 100%, ткани обладают хорошим дезодорирующим эффектом.

Вопрос: Каковы проблемы с фотокатализом?

Ответ: Проблемы, связанные с материалом-, включают синтез и разработку фотокатализаторов, которые могут поглощать видимый свет с высокой квантовой эффективностью, сокатализаторов, которые являются селективными и могут ускорять реакции восстановления и/или окисления, а также защитных слоев, которые облегчают миграцию неосновных носителей в .

Вопрос: Каковы основы фотокатализатора?

Ответ: В фотокатализе радиация используется для ускорения химических реакций. Излучение в общих чертах делится на две области: ультрафиолетовую и видимую, которые в основном выбираются на основе катализатора, например. Только 4% солнечного спектра попадает в УФ-область.

Вопрос: В чем разница между фотокатализом и фотокатализатором?

Ответ: Фотокатализ включает реакции, протекающие с использованием света и полупроводника. Субстрат, который поглощает свет и действует как катализатор химических реакций, известен как фотокатализатор.

Вопрос: Что такое деградация фотокатализатора?

Ответ: Фотокаталитическая деградация — это усовершенствованный процесс окисления, который можно использовать для разложения загрязняющих веществ с высокой концентрацией, сложностью и низкой биоразлагаемостью [204]. Фотокаталитическая деградация использует энергию света для ускорения разложения загрязняющих веществ.

Вопрос: Почему ультрафиолетовый свет используется в фотокатализе?

Ответ: Прямое возбуждение УФ-светом уже давно обеспечивает уникальный способ получить доступ к молекулам в их возбужденном состоянии и способствовать нетрадиционной реакционной способности. С появлением фотокатализа эти возбужденные состояния могут быть достигнуты с использованием менее-менееэнергетического излучения под действием фотосенсибилизатора.

Вопрос: Какие металлы используются в фотокатализе?

Ответ: Здесь мы сообщаем о фотокаталитическом процессе, который позволяет избирательно извлекать семь драгоценных металлов — серебро (Ag), золото (Au), палладий (Pd), платину (Pt), родий (Rh), рутений (Ru) и иридий (Ir) — из отходов печатных плат, тройных автомобильных катализаторов и руд.

Вопрос: Какие наноматериалы используются для фотокатализа?

Ответ: Металлические наночастицы, такие как платина, серебро и золото, или их комбинации, являются отличными материалами по сравнению с некоторыми оксидами на основе-металлов. Эти материалы обладают хорошими электронными и фотокаталитическими свойствами.

Вопрос: Каковы ограничения фотокатализа?

Ответ: Одним из ограничений является узкий диапазон светочувствительности и недостаточная способность разделения зарядов доступных в настоящее время полупроводниковых материалов. Еще одним ограничением является проблема внедрения фотокатализа в промышленный процесс, который по стоимости-конкурентоспособен по сравнению с существующими технологиями.

Вопрос: Какие параметры влияют на фотокатализ?

A: При фотокаталитическом разложении красителей в сточных водах на процесс влияют следующие рабочие параметры: pH раствора, подлежащего разложению, и pH раствора предшественника (раствора катализатора во время приготовления катализатора); окислитель, температура прокаливания, содержание легирующих примесей и катализатор...

Вопрос: Производит ли фотокатализ озон?

О: Да, в зависимости от длины волны УФ-излучения. Ультрафиолетовый свет в диапазоне 160-240 нанометров идеально подходит для создания озона из кислорода. Имейте в виду, что молекулы кислорода создают озон посредством процесса, известного как фотолиз. Этот процесс обычно разрушает молекулу кислорода и приводит к образованию валентных атомов кислорода.

Являясь одним из ведущих производителей и поставщиков фотокатализаторов в Китае, мы тепло приветствуем вас в оптовой продаже дешевых фотокатализаторов, которые можно приобрести здесь, на нашем заводе. Вся химическая продукция отличается высоким качеством и конкурентоспособной ценой.

Материалы промышленной безопасности, Органические строительные блоки для кафе, органические химические вещества для органических фармацевтических препаратов