Fotokataliz Nedir, Fotokatalitik Etki Ne Demek

Fotokataliz süreci. 

Fotokataliz (photocatalysis, photocatalytic activity), ışık ile bazı reaksiyonların oluşmasını sağlayan maddedir. Fotokatalitik etki; ışık ile aktifleşen yarı iletken bir katalistin, istenilen bazı reaksiyonları başlatması veya hızlandırmasıdır. Fotokataliz reaksiyonu doğada gerçekleşen fotosentez mekanizmasına benzetilebilir. Bitkilerde bulunan klorofil fotokatalizör görevini üstlenerek güneş ışığını absorblayarak aktif hale gelir. Bu sayede su ve karbon dioksiti oksijen ve glikoza dönüştüren bir dizi kimyasal reaksiyon gerçekleşir. Fotokatalitiz reaksiyonu da benzer adımlardan geçerek; fotokatalizör absorbladığı ışınları, zararlı maddeleri parçalayıp su ve karbon dioksite çevirmek için kullanır. 

Fotokaliz Mekanizması, Fotokalitik Etki Nasıl Çalışır 

Japonya'da bir tesadüf sonucu bulunan fotokataliz etkisi, günlük hayatımızda farklı alanlarda birçok imkan sunmaktadır. Fotokataliz dediğimiz şey fotokatalitik TiO₂ (=Titanyumdioksit) uygulanmış bir yüzeyin üzerine, güneş veya yapay ışık vurduğunda yüzeyle temas eden havadaki su molekülleri Oksijen-Radikallerine ayrıştırılıyor ve sonrasında yüzeyde tutunuyorlar. Koku molekülü, bakteri veya virüs çok aktif ve agresif olan bu radikallere temas ettiğinde bakteri ve virüsün zarı veya koku molekülü parçalanıyor. Çevreye zararlı olan gazlar ve maddeler zararsız su ve kalsiyum bileşenlerine dönüştürülüyor. Bu efekt havada bulunan nem ve ışık sayesinde sürekli aktif olarak devam ediyor. 

Fotokatalitik reaksiyonlar, yarı iletken katalizör maddenin ışık ile uyarıldığında, elektronların bir banttan diğerine geçişini sağlaması ile gerçekleşir. Bant boşluğu malzemenin uyarılması için gereken minimum ışık enerjidir. Bu enerji fotokatalizörün bant boşluğu enerjisine eşit veya daha büyük olması gereken, malzemeye özgü spesifik bir değerdir. Bu durumda bant boşluğu enerjisine eşit veya bant boşluğu enerjisinden 6 daha yüksek bir enerji ile uyarılırsa valans bandında ki elektron iletkenlik bandına geçmek için yeterli enerjiyi kazanmış olur. 

Tıpkı fotosentezdeki klorofil gibidir. Işığa maruz kaldığında fotosentez prosesinde olduğu gibi gün boyu aktiftir. Bilinen en güçlü ve ucuz fotokataliz titanyum dioksittir. Titanyum dioksitin yarı iletken bir metal olması bu fonksiyonu sağlar. Çevremizde gördüğümüz hemen hemen tüm beyaz renkli objelerde titanyum dioksit farklı bir yapıda bulunur. Ne kimyasal olarak ne de biyolojik olarak aktiftir. Reaksiyona girmemesi onun sürekli ortamda kalarak temizleme prosesini gerçekleştirmesine neden olur. Işık ile çok aktif olmasına rağmen ışık onu parçalayamaz. 

Fotokatalitik reaksiyon; bir katalist aracılığı ile fotonların ışık enerjisinin elektrokimyasal enerjiye transferidir. Kısaca fotokatalist, ışıktaki enerji aracılığı ile yüzeyinde güçlü oksidasyonun meydana geldiği bir yarı iletkendir. Fotokatalizin temel fonksiyonu aktivasyon enerjisini azaltarak reaksiyonun hızını arttırmaktır.