معرفی واژه فتوکاتالیست

مقدمه:
امروزه سلامتی بشر و محیط زیست در معرض خطر انواع مختلفی از آلاینده ها قرار دارد. با پیشرفت تکنولوژی در زندگی روزمره با مواد سمی ناشی از اگزوز ماشین ها، فرمالدهید، بنزن، انواع قارچ ها و مانند آن روبرو هستیم. آمار و ارقام نشان می دهد که تنها در چین سالانه بالای صدهزار نفر به دلیل آلودگی مکان های سرپوشیده جان خود را از دست می دهند. بررسی۲۰۰ اتومبیل جدید نشان داد که۹۰ درصد این محصولات دارای گازهای خروجی بسیار سمی و مرگبار هستند. بنابراین پیدا کردن راهکاری برای پالایش محیط زیست، هدفی است که بسیاری از دانشمندان در سراسر جهان برای رسیدن به آن تلاش می کنند. در طول دهه های اخیر اهمیت اقتصادی و فناورانه فتوکاتالیست ها به صورت قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. بهبود عملکرد فتوکاتالیست ها به شدت به فناوری وابسته است. به عنوان مثال تولید فتوکاتالیست های نانوذره ای، بازده کاتالیستی مواد خاص را به طور چشمگیری افزایش داده است و تنوع کاربردهای آنها توسعه یافته است. از کاربرد فتوکاتالیست ها در تولید سطوح ضد بخار، ضد میکروب و خود تمیز شونده گرفته تا تصفیه آب و هوا و نیز تولید هیدورژن به کمک انرژی خورشیدی، همگی راه خود را به سوی تجاری شدن باز کرده اند.
معرفی:
واژه فتوکاتالیست در اصل به معنی شتاب بخشیدن به یک واکنش فوتونی توسط کاتالیست است. به طور دقیق تر، کاتالیست در شرایط تهییج شده یا عادی خود از طریق میان کنش با مواد واکنشگر یا محصولات اولیه، واکنش فوتونی را تسریع خواهد کرد. کاتالیست ها انواع مختلف دارند. بهترین راه برای تمیز کردن آب های آلوده استفاده از کاتالیستی است که برای تعداد زیادی از آلاینده ها کاربرد داشته باشد. در چنین شرایطی اکسیدهای فلزی مثلZnO،WO۳ وTiO۲ بهترین گزینه هستند و مطالعات نشان داده که در این میان اکسید تیتانیم نسبت به بقیه برتری دارد. در سال۱۹۷۲ هنگامیکه پروفسور فوجی شیما و دانشجویش هوندا مشغول انجام آزمایش بودند به پدیده عجیبی برخوردند. آن ها مشاهده کردند که به هنگام قرار دادن الکترودهایی از جنس TiO۲ و Pt در آب، مداری تشکیل می شود که بدون اعمال جریان الکتریسیته از بیرون، و تنها در معرض نور می تواند آب را به اکسیژن و نیتروژن تجزیه کند. به دنبال این پدیده هوندا کشف کرد که TiO۲ خاصیت اکسیدکنندگی قوی دارد. بنابراین مطالعات خود را بر روی اثر این ماده ارزشمند در پدیده های زیست محیطی مانند استریلیزه کردن، گندزدایی و حذف آلودگی ها معطوف کرد. محصولات جدید این فناوری دارای اثرات ضد باکتریایی است و بنابراین یکی از پیشرفته ترین ابزار برای ضد عفونی کردن فضاها و یکی از شاخه های اصلی مورد مطالعه در صنعت مواد است. هم اکنون بیش از۵ سال است که تولید تجاری فتوکاتالیست ها در اروپا، امریکا، ژاپن و کره انجام می شود. بخصوص در ژاپن از این پدیده در صنایع مختلف استفاده می شود. آمار بازار تجارت ژاپن نشان می دهد، پس از ظهور اولین یافته ها مربوط به خاصیت فتوکاتالیستی TiO۲ در سال۱۹۷۰، تا سال۱۹۹۰ فتوکاتالیست ها جنبه یک کالای تجاری را به خود گرفتند. از فروش آزمایشی این محصول۰/۲ میلیارد ین در سال۱۹۹۷، ۱/۲ میلیارد ین در سال۱۹۹۸، ۴ میلیارد ین در سال۱۹۹۹ و بالغ بر۱۰۰ میلیارد ین در سال۲۰۰۱ حاصل شد. این آمار نمایانگر رشد چشمگیر تقاضای این محصول در بازار جهانی است. پیش بینی می شود که تا سال های آینده در ژاپن این رقم بین۱۰۰ تا۵۰۰ میلیارد ین افزایش یابد.