Fotokatalýza

Fotokatalýza je proces chemického rozkladu látek za přítomnosti fotokatalyzátoru a světelného záření. Principiálně vychází z fotolýzy, přirozeného rozkladu některých látek působením světla, urychlené přítomností fotokatalyzátoru. Je-li materiál s fotokatalytickými vlastnostmi vystaven světelnému záření vhodné vlnové délky, aktivuje se jeho povrch a spustí se charakteristická reakce. Primárně vzniklý volný pár elektron-díra a hydroxylové radikály sekundárně vznikající kontaktem excitované molekuly fotokatalyzátoru a vodní páry rozkládají přítomné organické a anorganické substance.

Mezi látky rozložitelné fotokatalýzou patří např. oxidy dusíku (NO_x), oxidy síry (SO_x), oxid uhelnatý (CO), ozón (O₃), čpavek (NH₃), sirovodík (H₂S), chlorované uhlovodíky (např. CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄, C₂HCl₃, C₂Cl₄), dioxiny, chlorbenzen, chlorfenol, jednoduché uhlovodíky (např. CH₃OH, C₂H₅OH, CH₃COOH, CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₂H₄, C₃H₆), aromatické uhlovodíky (benzen, fenol, toluen, etylbenzen, o-xylen), pesticidy (Tradimefon, Primicarb, Asulam, Diazinon, MPMC, atrazin) a také bakterie, viry, houby nebo částice mikroprachu. Konečným produktem pak bývají běžné a stabilní sloučeniny. Konkrétní průmyslové aplikace principu fotokatalýzy se mohou lišit především druhem katalyzátoru. Nejčastěji je používán nanokrystalický oxid titaničitý TiO₂, který je aktivován UV-A zářením.

Využití fotokatalýzy se dělí na dvě základní oblasti:

• samočištění – díky fotokatalýze je povrch materiálu odolný proti rozvoji organických nečistot a dlouhodobě si tak udržuje původní vzhled a barvu
• čištění okolního média – znečištěného vzduchu či vody umožňuje potlačit některé nepříznivé důsledky lidské činnosti, např. znečištění ovzduší hustě osídlených oblastí.

Obě uvedené oblasti použití spolu velmi úzce souvisí – jedná se vlastně jen o dva poněkud odlišné důsledky totožné reakce. V případě samočištění je ale důraz kladen na rozklad pevných látek ulpělých na povrchu materiálu, zatímco v případě čištění okolního média je určující schopnost aktivovaného materiálu rozkládat konkrétní látku v blízkosti povrchu považovanou za nežádoucí.

Fotokatalýza se využívá i při čištění odpadních vod. Pomáhá odstraňovat zbytky léků, zejména antibiotik a dalších biologicky aktivních látek, jako jsou hormonální disruptory. Tyto látky jsou škodlivé i ve velmi malém množství. V roce 2025 představili čeští vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR novou metodu, která je založená na fotokatalytickém rozkladu. Testy potvrdily, že použitý materiál je netoxický a neuvolňuje žádné škodlivé vedlejší produkty. Technologie je tak bezpečná pro životní prostředí.^[1]

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Fotokatalýza na Wikimedia Commons