Фотокатализаторы

Процесс поглощения света зелеными листьями растений осуществляется при непосредственном участии природного фотокатализатора хлорофилла — сложного магнийорганического соединения, придающего зеленую окраску листьям растений. [c.181]

Разрабатываются два типа фотокаталитических систем для разложения воды 1) полупроводниковые, сочетающие в себе свойства одновременно и электрических солнечных батарей, и устройств для электролиза воды, и 2) молекулярные, являющиеся искусственными аналогами природных фотосинтезирующих систем. Создание последних систем предполагает разработку катализаторов для трех взаимосвязанных процессов фотокатализаторов (ФК) для ста- [c.261]

Фотокатализ можно определить как фотосенсибилизацию специфических реакций фотохимического образования и разложения поверхностных соединений, осуществляемую гетерогенными катализаторами. Обычно при фотокатализе фотохимические реакции протекают в области поглощения света фотокатализатором. Нередко исследуемая реакция не идет в темноте в присутствии катализатора и при освещении светом такой же длины волны без катализатора. Суммарное влияние катализатора и освещения позволяет проводить такие реакции, которые не могут идти только как каталитические или только как фотохимические. Природа адсорбента влияет на длину волны, при которой идет реакция. [c.244]

Фотокатализаторы используют энергию излучения для преодоления энергетического барьера реакции. Последнее характерно для фотокатализа. Таким образом, к фотокатализаторам относятся гетерогенные катализаторы, ускоряющие фотохимические реакции. [c.245]

Механизм сенсибилизации фотокатализаторами заключается в переходе энергии фотона, поглощенного полупроводником, в энергию возбуждения электронов полупроводника, т. е. в освобождении части электронов под действием освещения. Увеличение до некоторого предела концентрации электронов у поверхности способствует образованию одноэлектронной связи, которой, как указывалось ранее, электронная теория катализа приписывает решающую роль при образовании поверхностных соединений. Электронное состояние поверхности полупроводника зависит от возможности перехода электронов из объема на поверхность по зоне проводимости. [c.246]

Активность фотокатализатора в высокой степени зависит oi наличия в катализаторе различных примесей. Так, например, ионы Bi , РЬ +, ТР+, Ag+, u+, введенные в решетку оки- [c.248]

Первое исследование такого рода было проведено А. А. Качан в кварцевом сосуде на реакции восстановления ионов церия под влиянием ультрафиолетового облучения. В работе показано, что прямое освещение раствора дает значительно меньший эффект, чем облучение его через кварцевые стенки. Этот результат объясняется участием стенок в зарождении гомогенной реакции в других своих работах автор установил, что и гомогенные полимеризационные процессы интенсивно протекают, причем избирательно, только с участием кварцевых стенок или каталитических окислов, выполняющих функции своеобразных гетерогенно-гомогенных фотокатализаторов, так как в их отсутствие реакция не идет вовсе [22]. [c.40]

В фотохимической системе, разработанной в Институте химической физики АН СССР в качестве фотокатализатора используется краситель акридиновый желтый К и процесс протекает по следующей схеме ftv [c.336]

Фотосинтез в растениях. В зеленом листе растения под воздействием энергии солнечной радиации протекает целый комплекс фото-синтетических процессов, исходным материалом для которых служат СОа, НаО и минеральные соли. Конечными продуктами являются крахмал, клетчатка, белки, жиры и другие сложные органические вещества. Процесс фотосинтеза осуществляется при непосредственном участии важнейшего природного фотокатализатора хлорофилла . В этом процессе участвуют также и многие другие окислительно-восстановительные ферменты (биокатализаторы). [c.193]

Франк и Герцфельд [43] предположили, что способность хлорофилла быстро превращать кванты большой энергии в кванты малой энергии (отвечающие красной области спектра) может иметь важное значение в функции этого пигмента в фотосинтезе, потому что это предохраняет систему от возникновения нежелательных фотохимических реакций, которые могли бы сенсибилизироваться большими квантами. Возможно, что это предположение справедливо, но все же оно не может объяснить специальную приспособленность хлорофилла для роли фотокатализатора в фотосинтезе, так как то же самое свойство наблюдается также у всех порфиринов и хлоринов. [c.157]

Кроме снабжения двуокисью углерода и световой энергией, имеются и другие факторы, которые также могут играть роль потолка для суммарной скорости фотосинтеза и таким образом быть причиной явлений насыщения. Эту роль может играть, например, концентрация любого из катализаторов, принимающих участие в фотосинтезе, включая фотокатализатор —хлорофилл. Например, если одна реакционная ступень в цепном ряду фотосинтеза представляет собой мономолекулярное превращение комплекса катализатор — субстрат [c.278]

Исключительно интересна гл. VII Фотохимия красителей , в которой впервые систематизированы и на современной научной основе рассмотрены процессы выцветания красителей, фотодеструкции волокон, сенсибилизирующее действие красителей в технике и в природе. Освещая эти вопросы, автор рекомендует пути повышения светопрочности красителей и намечает широкие перспективы новых областей их использования, например в качестве фотокатализаторов окислительных и восстановительных процессов, в солнечных батареях, в полупроводниковой и лазерной технике и т. д. Список литературы, насчитывающий более 800 ссылок, свидетельствует о том внимании, которое привлекают к себе эти совершенно новые сферы использования красителей. [c.13]

Точнее говоря, возбужденное состояние возникает в результате перехода электрона из наиболее заселенного низшего колебательного энергетического уровня основного состояния на более высокий энергетический уровень. Так как перешедший электрон стремится возвратиться обратно в основное состояние, в течение короткого времени происходит сбрасывание энергии возбуждения. В определенных случаях эта энергия рассеивается в виде тепла в результате безызлучательных переходов между энергетическими уровнями. Энергия возбуждения может также высвободиться в виде кванта света, при этом наблюдается явление флуоресценции или фосфоресценции. Кроме этого, энергия возбуждения может превратиться в химическую, приводя к диссоциации, внутримолекулярной перегруппировке, окислительно-восстановительным процессам с соседними молекулами или другим реакциям. Поглощенная энергия может также передаваться другой молекуле, которая в результате такого процесса переноса становится возбужденной и претерпевает затем фотофизические и фотохимические превращения. В процессе переноса молекулы, возбужденные светом, выступают в качестве фотосенсибилизаторов или фотокатализаторов, которые смещают спектральную чувствительность фотохимической и фотофизической реакции в более длинноволновую часть спектра. [c.363]

В зеленом листе растения под воздействием солнечной радиации протекает целый комплекс фотохимических процессов, в результате которых из воды, углекислого газа и минеральных солей образуются крахмал, клетчатка, белки, жиры и другие сложные органические вещества. Процесс фотосинтеза о гень сложен. Он осуществляется при непосредственном участии важнейшего природного фотокатализатора — хлорофилла и сопровождается целым циклом химических превращений, не зависящих от солнечной радиации. В этих превращениях участвует большое число разнообразных биокатализаторов— ферментов. Суммарное уравнение фотосинтеза обычно выражают в виде реакции превращения двуокиси углерода и воды в гексозу [c.176]

Развитие идей фотоэлектрохимии на поверхности раздела раствор — полупроводник связано с измельченными полупроводниковыми частицами. Порошки ТЮ2 в смеси с платиной, нанесенные на поверхность, оказались особенно эффективными. Каждая частица может рассматриваться как фотоэлектрохи-мический элемент с замкнутой цепью, соединяющей полупроводниковый и противоэлектроды. Обрисованные выше в общих чертах основные принципы остаются применимыми, несмотря на то, что внешняя электрическая цепь отсутствует. Хотя расстояние между анодом и катодом существенно меньше, чем в обычных электрохимических элементах, продукты реакций переноса заряда остаются разделенными, что невозможно в гомогенных процессах, когда оба противоположных продукта образуются в одной и той же клетке раствора. Описан ряд гетерогенных фотосинтетических и фотокаталитических процессов, использующих определенные полупроводники, для получения СНзОН из СО2, РН из КСООН и ЫНз из N2. В отдельных случаях в качестве фотокатализатора могут действовать чистые порошки полупроводника без примеси металла. Выходы продуктов обычно получаются относительно низкими из-за кинетических ограничений и необходимости применять полупроводниковые материалы с большой шириной запрещенной зоны, которые неэффективно используют солнечный спектр. Возможно, следует придерживаться стратегии природного фотосинтеза, делая энергетические потери полезными путем использования двух фотонов низкой энергии для переноса одного электрона. [c.281]

Фотоокисление и фотовосстановление неорг. и орг. субстратов фотокатализаторы - р-ры солей и комплексов переходных металлов, ZnO, TiOj, WO3, SnO и др. субстраты - СО, Щ, NHa, Н О, N , спирты, алканы, алкены и др. [c.170]

Фотокатализаторами являются полупроводники, обладающие электронной проводимостью. Однако не все полупроводники могут быть фотокатализаторами, а только те, которые способны к фотообразованию продуктов реакции и не изменяются сами в процессе реакции. Фотокатализаторами могут быть окислы цинка, кадмия, титана, олова, вольфрама, но не сернистые и селенистые кадмий и цинк, хотя эти соединения также фотохимически активны. [c.245]

Исследовано изменение электропроводности электронных полупроводников — фотокатализаторов окисления воды -— окиси цинка, двуокиси титана и трехокиси вольфрама. При освещении близким ультрафиолетовым излучением электропроводность порощкообразных образцов в вакуумных условиях увеличивается на несколько порядков и очень медленно уменьшается в темноте. Введение в реакционный сосуд кислорода или паров воды в темноте вызывает быстрое падение электропроводности, интерпретируемое как захват электронов проводимости молекулами кислорода или радикалами гидроксила. Исследована зависимость этого падения от температуры полупроводника и предварительного освещения в парах воды, а также влияние на него адсорбированного красителя. [c.87]

Так как вода прозрачна, то для ее фотохимического разложения необходимо вводить в процесс фотокатализаторы, обладающие больщим коэффициентом поглощения в широкой области солнечного спектра. Посредником в передаче энергии солнечного света может быть молекула, поглощающая квант видимого света и переходящая при этом в возбужденное состояние, богатое энергией, а затем отдающая эту энергию воде. [c.336]

Особой группой химических прои,ессов, осуществляемых под действием света, являются так называемые ф о т о к а т а л и т и -ческие.реакции, в которых свет поглощается не реагирующими веществами, а катализатором, ускоряющим фотохимическую реакцию. Такого типа реакции идут, как правило, между газообразными или жидкилш реагентами на поверхности твердого катализатора в результате сумлшрного воздействия катализатора и световой энергии. Под действием освещения происходит возбуждение электронов на поверхности катализатора, т. е. освобождение части электронов и повышение нх концентрации у поверхности, что способствует преодолению энергетического барьера реакции. Фотокатализаторами служат некоторые полупроводники (окислы цинка, кадмия, олова), способные к фотообразованию продуктов реакции без изменения своего состава и структуры после ее окончания. [c.280]

Хлорофилл—фотокатализатор, так как после самого интенсивного фотосинтеза не наблюдается никакого снижения его концентрации в листьях (см. главу XIX). Поэтому только истинние фотокатали-тические реакции могут претендовать на имитацию фотосинтеза in Yitro. Как будет видно из многих примеров в главе IV, это часто забывают исследователи, пытающиеся воспроизвести фотосинтез вне живой клетки. [c.61]

Как уже указывалось выше, вопрос о роди хлорофилла в фотосинтезе будет рассмотрен нами в главе XIX пока мы будем пользоваться схемами и символами X и г там, где в одигинальных работах может стоять СЫ — хлорофилл. Однако мы сохраним допущение, что тот же самый катализатор, который в окисленной форме участвует в фотоокислении воды, в восстановленной форме участвует в восстановлении двуокиси углерода. (Менее специфичным предположением было бы считать фотоокисление и фоторедукцию отделенными друг от друга неизвестным числом промежуточных окислительно-восстановительных катализаторов.) Другими словами, мы предполагаем, что только один из промежуточных катализаторов, X У или Ъ, является фотокатализатором (фиг. 15). [c.167]

Другая схема подобного же типа была разработана Франко и Херцфельдом [26] для замены старых четырехквантовых теорий Франка [18, 19]. В схеме, представленной на фиг. 19, фотокатализатор отождествляется с X в схеме на фиг. 15. Предполагается, что он реагирует непосредственно с комплексом углекислый газ — акцептор прн фоторедукции и восстанавливается промежуточным водородным донором при фотоокислении . Франк и Херцфельд высказывают два дополнительных специальных преднодожения. Во-первых, они предполагают, что восстановленный фотокатализатор НХ гидрирует не только комплекс СОд , но и его промежуточные продукты [c.167]

Однако эта гипотеза расходится с предположением, сделанным в главе VI, что гидрогеназная система, даже если она подучает водород от различных доноров нри посредстве специфических оксидоредуктаз , передает его общему акцептору (обозначенному через Ан в главе VI). Повидимому, эта гипотеза предполагает существование специфического фотокатализатора между Ан и двуокисью углерода. [c.176]

Восьмиквантовый механизм (7.11) также можно представить с хлорофиллом в роли фотокатализатора, отождествляя Y с СЫ и HY —с НСЫ. [c.563]

Реакцию (7-24) можно провести и в эфирном растворе с фотокатализатором хлористой медью [26], механизм действия которой пока еще не ясен. Изомеризация дифенилдибензоциклоокта-тетраена [реакция (7-26)] протекает, по-видимому, через промежуточный продукт XXII эта реакция может быть проведена и термически. [c.207]

Постепенно истощая фотокатализатор (уранил-ионы), реакция (4.39) ограничивает количество щавелевой кислоты, которое может быть разложено фотокаталитически данным количеством уранил-ионов. [c.254]

При изучении электронного механизма каталитических реакций оказа-Л0С1, плодотворным исследование не только каталитического действия металлов и полупроводников с известным распределением электронных состояний, но и изменения этого распределения под действием света во время катализа. Весьма подходящим для этой цели является биохимический метод Варберга— Баркрофта. Удалось полуколичественно показать, что промотирование электронов усиливает акцепторные реакции, что электронные ловушки препят-ствук1т такому влиянию и что полупроводники п- и р-типа ведут себя противоположным образом, когда они используются в качестве фотокатализаторов. Концепция перехода электронов была подтверждена при изучении акцепторных реакций, катализируемых ферритами. [c.264]

Однако из-за фотоиндуцированной адсорбции и десорбции кислорода на поверхности окиси цинка наблюдались постоянные расхождения результатов манометрических и объемноаналитических (титрование) определений. Хотя эти расхождения были не слишком велики и не влияли на значение результатов, было желательно проверить полученные результаты на других химических реакциях и фотокатализаторах. Эта работа была проведена Пашером [7]. Полученные им результаты, приведенные в таблице, полностью согласуются с предшествующими данными. [c.267]

В фотокаталитических процессах реакция возбужденного фотокатализатора с красителем или каким-нибудь другим веществом в системе приводит в конечном итоге к разложению красителя и регенерации катализатора. Спектральная чувствительность этого фоторазложения красителя совпадает со спектром поглощения фотокатализатора. Обычно в таких процессах возбужденный катализатор на первой фотохимической стадии подвергается фотовосстановлению 10ДХ0ДЯЩИМ восстановителем, а затем вновь окисляется под действием окислителя. Если краситель будет окислителем, то фотокаталитический процесс приведет к необратимому восстановлению красителей. Непрерывная регенерация катализатора осуществляется благодаря реакции повторного окисления. [c.416]

В гомогенном катализе таятся огромные возможности для решения энергетических проблем будущего. Уже сообщалось о фотохимическом получении водорода и кислорода из воды под дейсгеит определенных фотокатализаторов. Несмотря на то что это направление находится на самых ранних стадиях своего развития, оно дает ключ к решению важных проблем по эффективному использованию энергии. [c.213]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология