Nøgleforskellen mellem fotokatalyse og elektrokatalyse er, at under fotokatalyse domineres katalytisk reaktionsbehandling af fotoinducerede elektriske bærere, hvorimod katalytisk reaktionsbehandling under elektrokatalyse domineres af eksterne kredsløbsinducerede bærere.
Fotokatalyse er en fotoaktiveret kemisk reaktion, der opstår, når frie radikaler mekanismer initieres med kontakten mellem forbindelsen og fotoner med tilstrækkelige energiniveauer. Elektrokatalyse, på den anden side, er en type heterogen katalyse af elektrokemiske reaktioner, der forekommer ved elektrode-elektrolyt-grænsefladen.
Hvad er fotokatalyse?
Fotokatalyse er en fotoaktiveret kemisk reaktion, der opstår, når frie radikaler mekanismer initieres med kontakten mellem forbindelsen og fotoner med tilstrækkelige energiniveauer. Det er en type accelerationsreaktion af en fotoreaktion i nærvær af en katalysator. Ved katalyseret fotolyse absorberes lyset af et adsorberet substrat. Der er en anden type kendt som fotogenereret katalyse. Det er den fotokatalytiske aktivitet, der afhænger af katalysatorens evne til at skabe nogle elektron-hul-par. Disse par kan generere frie radikaler såsom hydroxylradikaler, der er i stand til at gennemgå sekundære reaktioner. Den første praktiske anvendelse af denne proces var opdagelsen af vandelektrolyse i nærværelse af titaniumdioxid.
Figur 01: Brug af fotokatalyse
Der er to hovedtyper af fotokatalyse: homogen og heterogen fotokatalyse. I homogen fotokatalyse eksisterer reaktanter og fotokatalysatorer i samme fase. De mest almindelige eksempler på denne type reaktion omfatter ozon- og foto-Fenton-systemer. I modsætning hertil eksisterer reaktanterne og fotokatalysatorerne i heterogen fotokatalyse i forskellige faser. Nogle almindelige eksempler på denne type reaktion omfatter milde eller totale oxidationer, dehydrogeneringer, hydrogenoverførselsreaktioner osv.
Hvad er elektrokatalyse?
Elektrokatalyse kan beskrives som heterogen katalyse af elektrokemiske reaktioner, der forekommer ved elektrode-elektrolyt-grænsefladen. I denne proces spilles rollerne som både elektrondonor-acceptor og katalysator af elektroden.
Figur 02: Brug af en platinkatode til at måle stabiliteten af en elektrokatalysator
En elektrokatalysator er en type katalysatorstof, der kan deltage i elektrokemiske reaktioner. Disse stoffer er specifikke former for katalysatorer, der er i stand til at fungere på elektrodeoverfladen. Typisk er en elektrokatalysator heterogen, f.eks. platiniseret elektrode. Der er også homogene elektrokatalysatorer. Disse er opløselige, og de kan hjælpe med overførslen af elektroner mellem elektroden og reaktanterne. De kan også lette en mellemliggende kemisk transformation, som vi kan beskrive ved den overordnede halvreaktion.
Hvad er forskellen mellem fotokatalyse og elektrokatalyse?
Fotokatalyse er en fotoaktiveret kemisk reaktion, der opstår, når frie radikale mekanismer initieres med kontakten mellem forbindelsen og fotoner med tilstrækkelige energiniveauer. Elektrokatalyse er på den anden side en type heterogen katalyse af elektrokemiske reaktioner, der forekommer ved elektrode-elektrolyt-grænsefladen. Den vigtigste forskel mellem fotokatalyse og elektrokatalyse er, at katalytisk reaktionsbehandling i fotokatalyse er domineret af fotoinducerede elektriske bærere, hvorimod katalytisk reaktionsbehandling i elektrolyse er domineret af eksterne kredsløbsinducerede bærere. Desuden bruger fotokatalyse fotokatalysatorer såsom zinkoxid, zinksulfid, cadmiumsulfid og strontiumperoxid, hvorimod elektrokatalyse bruger kulstofnanorør og grafenbaserede materialer, metalorganiske rammer osv.
Nedenstående infografik præsenterer forskellene mellem fotokatalyse og elektrokatalyse i tabelform til sammenligning side om side.
Opsummering – Fotokatalyse vs elektrokatalyse
Fotokatalyse og elektrokatalyse er vigtige analytiske processer i kemi. Den vigtigste forskel mellem fotokatalyse og elektrokatalyse er, at under fotokatalyse domineres katalytisk reaktionsbehandling af fotoinducerede elektriske bærere, mens under elektrokatalyse domineres katalytisk reaktionsbehandling af eksterne kredsløbsinducerede bærere.
