Pagrindinis skirtumas tarp fotokatalizės ir elektrokatalizės yra tas, kad fotokatalizės metu katalizinės reakcijos apdorojime dominuoja fotoindukuoti elektriniai nešikliai, o elektrokatalizės metu katalizinės reakcijos apdorojime dominuoja išorinės grandinės indukuoti nešikliai.
Fotokatalizė yra fotoaktyvuojama cheminė reakcija, kuri įvyksta, kai pradeda veikti laisvųjų radikalų mechanizmai, kontaktuojant tarp junginio ir pakankamai energijos turinčių fotonų. Kita vertus, elektrokatalizė yra nevienalytės elektrocheminių reakcijų, vykstančių elektrodo ir elektrolito sąsajoje, katalizė.
Kas yra fotokatalizė?
Fotokatalizė yra fotoaktyvuojama cheminė reakcija, kuri įvyksta, kai pradeda veikti laisvųjų radikalų mechanizmai, kontaktuojant tarp junginio ir pakankamai energijos turinčių fotonų. Tai fotoreakcijos pagreitėjimo reakcija esant katalizatoriui. Katalizuojamos fotolizės metu šviesą sugeria adsorbuotas substratas. Yra dar vienas tipas, žinomas kaip fotogeneruota katalizė. Būtent fotokatalizinis aktyvumas priklauso nuo katalizatoriaus gebėjimo sukurti kai kurias elektronų skylių poras. Šios poros gali generuoti laisvuosius radikalus, tokius kaip hidroksilo radikalai, kurie gali patirti antrines reakcijas. Pirmasis šio proceso praktinis pritaikymas buvo vandens elektrolizės, dalyvaujant titano dioksidui, atradimas.
01 pav.: Fotokatalizės naudojimas
Yra du pagrindiniai fotokatalizės tipai: homogeninė ir nevienalytė fotokatalizė. Homogeninėje fotokatalizėje reagentai ir fotokatalizatoriai egzistuoja toje pačioje fazėje. Dažniausiai pasitaikantys tokio tipo reakcijos pavyzdžiai yra ozono ir foto-Fenton sistemos. Priešingai, heterogeninėje fotokatalizėje reagentai ir fotokatalizatoriai egzistuoja skirtingose fazėse. Kai kurie įprasti šio tipo reakcijų pavyzdžiai: lengvas arba visiškas oksidavimas, dehidrogenavimas, vandenilio perdavimo reakcijos ir kt.
Kas yra elektrokatalizė?
Elektrokatalizę galima apibūdinti kaip nevienalytę elektrocheminių reakcijų, vykstančių elektrodo ir elektrolito sąsajoje, katalizę. Šiame procese elektrodas atlieka ir elektronų donoro-akceptoriaus, ir katalizatoriaus vaidmenį.
02 pav. Platinos katodo naudojimas elektrokatalizatoriaus stabilumui matuoti
Elektrokatalizatorius yra katalizatoriaus medžiaga, kuri gali dalyvauti elektrocheminėse reakcijose. Šios medžiagos yra specifinės katalizatorių formos, galinčios veikti elektrodo paviršiuje. Paprastai elektrokatalizatorius yra nevienalytis, pvz. platinizuotas elektrodas. Taip pat yra homogeninių elektrokatalizatorių. Jie yra tirpūs ir gali padėti perkelti elektronus tarp elektrodo ir reagentų. Jie taip pat gali palengvinti tarpinį cheminį virsmą, kurį galime apibūdinti bendra pusinės reakcijos forma.
Kuo skiriasi fotokatalizė ir elektrokatalizė?
Fotokatalizė yra fotoaktyvuojama cheminė reakcija, kuri atsiranda, kai laisvųjų radikalų mechanizmai pradeda kontaktuoti tarp junginio ir pakankamai energijos turinčių fotonų. Kita vertus, elektrokatalizė yra nevienalytės elektrocheminių reakcijų, vykstančių elektrodo ir elektrolito sąsajoje, katalizė. Pagrindinis skirtumas tarp fotokatalizės ir elektrokatalizės yra tas, kad katalizinės reakcijos apdorojime fotokatalizėje dominuoja fotoindukuoti elektriniai nešikliai, o katalizinės reakcijos apdorojime elektrolizės metu dominuoja išorinės grandinės sukeltos nešikliai. Be to, atliekant fotokatalizę naudojami fotokatalizatoriai, tokie kaip cinko oksidas, cinko sulfidas, kadmio sulfidas ir stroncio peroksidas, o elektrokatalizėje naudojami anglies nanovamzdeliai ir grafeno pagrindu pagamintos medžiagos, metalo-organinės struktūros ir kt.
Toliau pateiktoje infografijoje pateikiami skirtumai tarp fotokatalizės ir elektrokatalizės lentelės pavidalu, kad būtų galima palyginti.
Santrauka – fotokatalizė prieš elektrokatalizę
Fotokatalizė ir elektrokatalizė yra svarbūs chemijos analitiniai procesai. Pagrindinis skirtumas tarp fotokatalizės ir elektrokatalizės yra tas, kad fotokatalizės metu katalizinės reakcijos apdorojime dominuoja fotoindukuoti elektriniai nešikliai, o elektrokatalizės metu katalizinės reakcijos apdorojime dominuoja išorinės grandinės sukeltos nešikliai.
