Photocatalysis ialah teknologi revolusioner yang menggunakan cahaya untuk memecahkan dan mensterilkan bahan pencemar dan boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi, termasuk pembersihan udara dan air serta permukaan pembersihan diri. Kemajuan dalam teknologi ini akan memainkan peranan penting dalam mewujudkan persekitaran yang mampan, dan kemungkinan untuk masa depan adalah besar.

Pada hari keluarga saya memutuskan untuk melakukan pembersihan yang mendalam, kami mengangkat sofa dan mendapati banyak habuk di atas lantai, yang sebelum ini tidak kelihatan, dan kami semua menyedari betapa cepatnya habuk terkumpul. Apabila Namjae memancarkan cahaya yang kuat dengan lampu suluh, habuk perlahan-lahan mula hilang, dan dalam beberapa minit, lantai itu bersih. Adegan itu kelihatan tidak nyata, seperti sesuatu daripada filem fiksyen sains, tetapi ia sebenarnya mungkin boleh dilakukan dengan pemangkin foto.
Photocatalyst ialah bahan yang memangkinkan kehadiran cahaya, bermakna ia mempercepatkan tindak balas kimia dengan kehadiran cahaya, sementara tidak memakan dirinya dalam proses. Teknologi ini telah menarik perhatian sebagai kunci penting untuk menyelesaikan masalah alam sekitar dengan perkembangan sains moden. Khususnya, titanium oksida (TiO2), bahan fotokatalitik yang mewakili, membolehkan kita mempelajari rahsia fotokatalisis.

Bagaimana fotokatalisis berfungsi

Prinsip fotokatalisis adalah sangat mudah dan berkuasa. Senjata "tentera ringan" yang melawan kotoran dan bakteria pada pinggan anda ialah wap air di udara. Seperti pistol yang sarat dengan peluru, wap air melekat pada permukaan TiO2. Apabila cahaya matahari mengenainya, wap air bertindak balas seperti pencetus pistol, menghasilkan radikal OH dan radikal bebas. Radikal OH dan radikal bebas adalah sejenis radikal dan sangat tidak stabil kerana mempunyai elektron yang tidak berpasangan (elektron lubang). Ketidakstabilan ini menyumbang kepada tindak balas segera mereka dengan bahan sekeliling, memecahkan bahan pencemar kepada air dan karbon dioksida. Menariknya, titanium oksida itu sendiri tidak digunakan dalam proses ini. Akibatnya, selagi air tersedia, tindak balas penulenan ini boleh berterusan selama-lamanya, yang merupakan salah satu sebab mengapa teknologi fotokatalitik semakin terkenal dalam bidang penulenan alam sekitar.

Photocatalysis – teknologi hijau seterusnya

Satu lagi sebab mengapa fotocatalysis adalah perkara besar seterusnya dalam teknologi hijau ialah keupayaannya untuk menukar bahan pencemar kepada bahan mesra alam. Photocatalysts boleh menguraikan air sisa ternakan, kumbahan, air sisa kilang, hormon persekitaran, dan lain-lain menjadi air dan karbon dioksida, dan mengubahnya menjadi bahan yang tidak membahayakan alam sekitar. Mereka juga mempunyai keupayaan untuk mensterilkan lebih daripada 99.9% patogen dan bakteria seperti E. coli patogen, Staphylococcus aureus, dan O-157 tanpa menaikkan suhu. Pada masa hadapan, kita akan dapat hidup dalam persekitaran yang lebih bersih berkat teknologi ini. Malah, teknologi fotokatalitik tidak terjejas oleh cuaca, kerana ia boleh menyerap cahaya UV dan mengekalkan kecekapannya walaupun dalam cuaca mendung. Kemajuan dalam teknologi photocatalytic akan membawa kita masa depan yang lebih hijau daripada yang kita bayangkan.

Aplikasi pemangkinan foto – perkara yang paling penting

Photocatalysts mempunyai banyak kegunaan yang berbeza. Pertama, ia boleh digunakan untuk membuang bahan pencemar. Contohnya, menggunakan fotomangkin untuk merawat air sisa kilang atau air sisa ternakan secara semula jadi boleh mengeluarkan bahan berbahaya daripada air sisa. Teknologi ini juga berguna untuk pembersihan udara di hospital atau untuk membuang bahan kimia berbahaya yang menyebabkan sindrom bangunan sakit. Apabila kotoran terkumpul pada permukaan sel suria, ia merendahkan kadar penghantaran cahaya dan mengurangkan kecekapan penjanaan kuasa. Kedua, ia boleh digunakan untuk memecahkan kelembapan pada permukaan. Photocatalysts boleh digunakan untuk menghalang fros daripada terbentuk pada tingkap pada musim sejuk, atau untuk melindungi peranti elektronik yang tidak sepatutnya terdedah kepada air. Ia juga boleh digunakan dalam proses pengeluaran hidrogen. Ketiga, keupayaan mereka untuk menyerap cahaya ultraviolet boleh digunakan untuk melindungi bahagian dalam objek sensitif UV. Seperti yang anda lihat, photocatalysis ialah teknologi serba boleh yang boleh memenuhi beberapa peranan secara serentak.

Photocatalysis. Masih jauh perjalanan!

Walau bagaimanapun, fotocatalysis bukanlah penyelesaian satu saiz untuk semua. Fotomangkin yang dibangunkan pada masa ini tidak pelbagai dan perlu diperbaiki dari segi toleransi pencemar dan ekonomi. Khususnya, terdapat keperluan mendesak untuk membangunkan pemangkin foto murah yang boleh dihasilkan secara besar-besaran. Terdapat juga masalah bahawa julat penulenan agak terhad. Walau bagaimanapun, pelbagai usaha penyelidikan sedang dijalankan untuk menangani isu ini. Sebagai contoh, aloi titanium oksida dengan logam lain sedang dibangunkan untuk meningkatkan rintangan, dan zeolit ​​sedang dicampur untuk meluaskan julat penulenan.
Masa depan teknologi fotokatalitik. Potensi itu ada
Tinjauan untuk teknologi fotokatalitik sangat cerah. Menurut analisis pasaran baru-baru ini, pasaran photocatalyst bernilai kira-kira $9.388 bilion pada 2022 dan dijangka berkembang pada CAGR 5.2% hingga 2030 untuk mencapai kira-kira $14.824 bilion. Permintaan dijangka meningkat dengan ketara, terutamanya dalam sektor pembinaan dan pembersihan alam sekitar, dan penggunaannya dalam pelbagai aplikasi seperti pembersihan udara dan air dan permukaan pembersihan diri dijangka berkembang. Dari segi teknologi, titanium dioksida (TiO2) kekal sebagai bahan fotokatalitik yang paling banyak digunakan, dan penyelidikan dan pembangunan sedang dijalankan. Jika penyelidikan dan pembangunan teknologi ini berjaya, ia hanya menunggu masa sebelum fotomangkin membuat perbezaan yang ketara dalam kehidupan seharian kita. Selain itu, dengan pelaburan aktif daripada kerajaan dan syarikat swasta, pengkomersilan teknologi ini akan dipercepatkan.
Kesimpulannya, fotocatalysis masih di peringkat awal, tetapi ia mempunyai potensi yang besar. Memandangkan teknologi ini terus dibangunkan dan dikomersialkan, photocatalysis akan memainkan peranan penting dalam meningkatkan kualiti hidup kita. Perubahan yang akan dibawa oleh fotocatalysis tidak lama lagi akan menjadi sebahagian daripada kehidupan seharian kita.