Kluczowa różnica między fotokatalizą a elektrokatalizą polega na tym, że podczas fotokatalizy przetwarzanie reakcji katalitycznej jest zdominowane przez fotoindukowane nośniki elektryczne, podczas gdy podczas elektrokatalizy przetwarzanie reakcji katalitycznej jest zdominowane przez nośniki indukowane obwodami zewnętrznymi.
Fotokataliza to foto-aktywowana reakcja chemiczna, która zachodzi, gdy w wyniku kontaktu związku z fotonami o wystarczającym poziomie energii inicjowane są mechanizmy wolnorodnikowe. Z kolei elektrokataliza to rodzaj niejednorodnej katalizy reakcji elektrochemicznych zachodzącej na granicy faz elektroda-elektrolit.
Co to jest fotokataliza?
Fotokataliza to foto-aktywowana reakcja chemiczna, która zachodzi, gdy w wyniku kontaktu związku z fotonami o wystarczającym poziomie energii inicjowane są mechanizmy wolnorodnikowe. Jest to rodzaj reakcji przyspieszenia fotoreakcji w obecności katalizatora. W katalizowanej fotolizie światło jest pochłaniane przez zaadsorbowany substrat. Istnieje inny typ znany jako kataliza fotogenerowana. To właśnie aktywność fotokatalityczna zależy od zdolności katalizatora do tworzenia par elektron-dziura. Te pary mogą generować wolne rodniki, takie jak rodniki hydroksylowe, które są zdolne do zachodzenia reakcji wtórnych. Pierwszym praktycznym zastosowaniem tego procesu było odkrycie elektrolizy wody w obecności dwutlenku tytanu.
Rysunek 01: Zastosowanie fotokatalizy
Istnieją dwa główne typy fotokatalizy: fotokataliza jednorodna i heterogeniczna. W fotokatalizie homogenicznej reagenty i fotokatalizatory występują w tej samej fazie. Najczęstszymi przykładami tego typu reakcji są systemy ozonowe i foto-Fentona. Natomiast w fotokatalizie heterogenicznej reagenty i fotokatalizatory występują w różnych fazach. Niektóre typowe przykłady tego typu reakcji obejmują łagodne lub całkowite utlenienia, odwodornienia, reakcje przenoszenia wodoru itp.
Co to jest elektrokataliza?
Elektrokatalizę można opisać jako heterogeniczną katalizę reakcji elektrochemicznych zachodzących na granicy faz elektroda-elektrolit. W tym procesie rolę zarówno donora-akceptora elektronów, jak i katalizatora odgrywa elektroda.
Rysunek 02: Użycie platynowej katody do pomiaru stabilności elektrokatalizatora
Elektrokatalizator to rodzaj substancji katalitycznej, która może uczestniczyć w reakcjach elektrochemicznych. Substancje te są specyficznymi formami katalizatorów, które mogą funkcjonować na powierzchni elektrody. Zazwyczaj elektrokatalizator jest niejednorodny, np. elektroda platynowana. Istnieją również jednorodne elektrokatalizatory. Są one rozpuszczalne i mogą wspomagać przenoszenie elektronów między elektrodą a reagentami. Mogą również ułatwić pośrednią przemianę chemiczną, którą możemy opisać przez ogólną reakcję połówkową.
Jaka jest różnica między fotokatalizą a elektrokatalizą?
Fotokataliza to foto-aktywowana reakcja chemiczna, która zachodzi, gdy w wyniku kontaktu związku z fotonami o wystarczającym poziomie energii inicjują mechanizmy wolnorodnikowe. Z kolei elektrokataliza jest rodzajem niejednorodnej katalizy reakcji elektrochemicznych zachodzących na granicy faz elektroda-elektrolit. Kluczową różnicą między fotokatalizą a elektrokatalizą jest to, że katalityczne przetwarzanie reakcji w fotokatalizie jest zdominowane przez fotoindukowane nośniki elektryczne, podczas gdy katalityczne przetwarzanie reakcji w elektrolizie jest zdominowane przez nośniki indukowane obwodami zewnętrznymi. Ponadto fotokataliza wykorzystuje fotokatalizatory, takie jak tlenek cynku, siarczek cynku, siarczek kadmu i nadtlenek strontu, podczas gdy elektrokataliza wykorzystuje nanorurki węglowe i materiały na bazie grafenu, struktury metaloorganiczne itp.
Poniższa infografika przedstawia różnice między fotokatalizą a elektrokatalizą w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – fotokataliza a elektrokataliza
Fotokataliza i elektrokataliza to ważne procesy analityczne w chemii. Kluczową różnicą między fotokatalizą a elektrokatalizą jest to, że w procesie fotokatalizy w procesie katalitycznym dominują nośniki elektryczne indukowane przez fotoindukowane, podczas gdy podczas elektrokatalizy w procesie katalitycznym dominują nośniki indukowane obwodami zewnętrznymi.
