کاتالیزگر نوری

فتوکاتالیست ( به انگلیسی: Photocatalyst ) به کاتالیزورهایی گفته می شود که در حضور نور فعال می شوند. فتوکاتالیست ها معمولاً اکسیدهای جامد نیمه رسانا هستند که با جذب فوتون ها، یک جفت الکترون - حفره در آنها ایجاد می شود. این الکترون - حفره می تواند با مولکول های موجود در سطح ذرات واکنش دهد و کاربردهای گسترده ای را پدید آورد.
کلمۀ فوتوکاتالیست ریشۀ یونانی دارد و از دو بخش «فوتو» به معنای نور و «کاتالیست» تشکیل شده است. کاتالیست ماده ای است که با شرکت در واکنش های شیمیایی، سرعت آن ها را افزایش می دهد، اما خود دچار تغییر نمی شود و در پایان واکنش مجدداً قابل استفاده است. واژه فتوکاتالیست از تلفیق دو علم شیمی نور و شیمی کاتالیست به وجود آمده است.
گرچه در جامعه علمی درمورد تعریف دقیق فتوکاتالیز اتفاق نظر وجود ندارد، اما این اصطلاح به طور کلی می تواند برای توصیف فرآیندی استفاده شود که در آن از نور برای فعال سازی یک ماده فتوکاتالیست استفاده می شود که این ماده میزان واکنش شیمیایی را بدون اینکه خودش درگیر تحول شیمیایی شود؛ تغییر می دهد. در شیمی، فتوکاتالیز، شتاب یک واکنش نوری در حضور یک کاتالیزور است. در کاتالیز نوری، فعالیت فتوکاتالیستی ( PCA ) به توانایی کاتالیزور در ایجاد جفت های الکترون - حفره بستگی دارد که این جفت های الکترون - حفره، رادیکال های آزاد تولید می کنند ( مثلاً رادیکال های هیدروکسیل: • OH ) و به همین دلیل توانایی ایجاد واکنش های ثانویه را دارند.
اولین اشاره به فتوکاتالیست ها به سال ۱۹۱۱ برمی گردد؛ زمانی که دکتر الکساندر ایبنر، شیمیدان آلمانی، این مفهوم را در تحقیقات خود در مورد خاصیت اکسید روی ( ZnO ) در سفید کردن رنگدانه آبی تیره ( آبی پروسی ) مطرح کرد. [ ۱] [ ۲] تقریباٌ در همین زمان، برونر و کوزاک مقاله ای دربارهٔ خراب شدن اگزالیک اسید در حضور نور و نمک های اورانیل منتشر کردند؛[ ۲] [ ۳] تا اینکه در سال ۱۹۱۳، لاندو مقاله ای منتشر کرد و در آن به توضیح پدیدهٔ فتوکاتالیز پرداخت. مشارکت آن ها منجر به توسعهٔ اندازه گیری آکتینومتری شد؛ که امکان تعیین شار فوتون را در واکنش های فتوشیمیایی فراهم می کند. [ ۲] [ ۴]
پس از گذشت چند سال در ۱۹۲۱، ( Baly ) و همکارانش از هیدروکسیدهای فریک ( ferric hydroxides ) و نمک های اورانیوم کلوئیدی به عنوان کاتالیزور استفاده کردند تا فرمالدهید را زیر نور، در طیف مرئی، ایجاد کنند. [ ۲] [ ۵] با این حال در سال ۱۹۳۸ بود که ( Doodeve ) و ( Kitchener ) دریافتند که تیتانیم اکسید ( یک اکسید بسیار پایدار و غیر سمی ) می تواند در حضور اکسیژن باعث حساس شدن رنگ های سفیدکننده به نور شود؛ زیرا نور ماورا بنفش جذب شده توسط تیتانیم اکسید منجر به تولید گونه های اکسیژن فعال در سطح آن می شود که باعث لکه بینی مواد شیمیایی آلی از طریق فتواکسیداسیون می شود. در واقع این کشفیات، اولین مشاهدات از ویژگی های اساسی فتوکاتالیز ناهمگن بودند. [ ۲] [ ۶]