Photocatalyseurs
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Avec des décennies d’expérience dans la recherche, la fabrication et la commercialisation de produits chimiques organiques, nous sommes devenus un fournisseur mondial de recherche, de développement et de fabrication de produits chimiques.
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Genie Chemical dispose d'une équipe de R&D hautement qualifiée de plus de 200 personnes.
Un service de guichet unique
Inspection de qualité, contrôle de production et service après-vente, offrant un service à guichet unique.
CQ
Elle a obtenu la certification ISO 9001 et a mis en place un centre de test dédié pour mettre en œuvre des normes de contrôle qualité strictes à toutes les étapes du processus de production. Les inspecteurs de qualité surveillent de près le processus de production de chaque produit pour garantir la qualité du produit chimique final.
Qu'est-ce que les photocatalyseurs
Les photocatalyseurs sont des matériaux, en particulier des semi-conducteurs comme le dioxyde de titane et l'oxyde de zinc, qui accélèrent les réactions chimiques sous l'effet de la lumière. Lorsque des photons d'une énergie suffisante frappent la surface du photocatalyseur, des paires électron-trou sont générées. Cela déclenche des réactions redox qui dégradent les polluants organiques et désinfectent les agents pathogènes présents dans l'eau. Les photocatalyseurs polyvalents et efficaces exploitent la lumière solaire ou artificielle pour alimenter ces réactions, offrant ainsi une solution renouvelable et écologique.
Avantages des photocatalyseurs
Les photocatalyseurs contiennent un composant appelé dioxyde de titane. Lorsque ce dioxyde de titane est exposé à la lumière ultraviolette ou à la lumière fluorescente, des espèces réactives de l'oxygène sont produites. Il absorbe les substances responsables des odeurs avec lesquelles il entre en contact et les décompose en eau et en dioxyde de carbone. Il a l'avantage d'éliminer toutes les odeurs de la pièce, telles que les odeurs de cigarette, de moisissure et de chaussures.
Le photocatalyseur a également pour fonction de décomposer et d'éliminer le « formaldéhyde ». Ces substances nocives se volatilisent à partir des matériaux de construction et des meubles et sont à l'origine de maladies allergiques dans les pièces. De plus, contrairement aux méthodes d'élimination des produits chimiques ou des substances toxiques, le photocatalyseur hautement actif et sensible à la lumière visible est principalement composé d'une substance appelée nano-apatite de dioxyde de titane, qui peut également être utilisée comme additif alimentaire, qui est sans danger et n'a aucun effet secondaire.
Le photocatalyseur a un effet désodorisant. Il a pour effet de décomposer et d'éliminer les norovirus, la grippe, l'Escherichia coli, la salmonelle et les champignons. Les moisissures, en particulier, dissipent les spores au fur et à mesure qu'elles se multiplient, et le revêtement des revêtements muraux ou des plafonds avec des photocatalyseurs est très efficace contre ces spores.
Les photocatalyseurs contenant des ions argent ont un effet antibactérien, de sorte que même une petite quantité de lumière peut exercer un effet antibactérien. De plus, l'oxyde de titane photocatalytique a pour effet de décomposer les substances nocives produites par les bactéries, qui ne peuvent pas être décomposées par les agents antibactériens traditionnels lorsqu'elles meurent. Par exemple, il protège contre les bactéries telles que O-157, E. coli et les moisissures, et en raison de son effet antifongique, il prévient les odeurs désagréables.
Le photocatalyseur a pour fonction de décomposer et d'éliminer les substances chimiques telles que l'ammoniac en contact avec le revêtement mural. Il a donc pour effet de supprimer le jaunissement causé par les cigarettes et autres substances similaires.
Types de photocatalyseurs
Photocatalyse homogène
La photocatalyse homogène implique l'existence de réactifs et de photocatalyseurs dans la même phase, c'est-à-dire que les deux peuvent être sous forme de gaz. L'un des exemples les plus courants de photocatalyseurs homogènes utilisés est l'ozone et les systèmes photo-Fenton (Fe+ et Fe+/H2O2). Ici, l'espèce réactive doit être le radical hydroxyle (•OH) qui tend à être utilisé à des fins et objectifs divers. Ce mécanisme de production de radical hydroxyle (•OH) par l'ozone peut suivre les deux voies mentionnées ci-dessous.
Photocatalyse hétérogène
Il ressort clairement de la définition que la « catalyse hétérogène » implique que les catalyseurs et les réactifs se trouvent dans des phases différentes. La photocatalyse hétérogène est un sujet qui implique une variété relativement large de réactions, qui comprennent, sans s'y limiter, des réactions d'oxydation douce ou totale, un processus de déshydrogénation, une réaction de transfert d'hydrogène, une réaction d'échange isotopique 18O2–16O2 et deutérium-alcane, un dépôt de métal, une détoxification de l'eau, un processus d'élimination des polluants gazeux, etc. En général, les photocatalyseurs hétérogènes couramment utilisés comprennent les oxydes de métaux de transition et les semi-conducteurs, qui présentent des caractéristiques uniques.
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Application des photocatalyseurs
Traitement de l'eau
Français Dans les processus de traitement des eaux usées, divers semi-conducteurs binaires et ternaires sont utilisés comme photocatalyseurs. Les photocatalyseurs au dioxyde de titane (TiO2) et à l'oxyde de zinc (ZnO) sont souvent utilisés dans la purification des eaux usées. Le photocatalyseur à l'oxyde de zinc est une excellente substance d'oxydation qui est largement utilisée dans le traitement des eaux usées dans des industries comme l'industrie pharmaceutique, l'imprimerie et la teinture, l'industrie du papier et de la pâte à papier, etc. Les nanotubes de dioxyde de titane (TiO2) également connus sous le nom de (TNT) sont des photocatalyseurs très favorables pour la décontamination photocatalytique de l'eau. Les études de Benjwal et al. (2015) montrent que les nanocomposites ternaires à base d'oxyde de graphène–TiO2/Fe3O4- sont des applications prometteuses dans le traitement des eaux usées.
Élimination des traces de métaux
Certains oligo-éléments comme le mercure (Hg), le chrome (Cr) et le plomb (Pb), ainsi que d'autres métaux, sont extrêmement dangereux pour la santé humaine. En utilisant la photocatalyse hétérogène dans le but de maintenir la qualité de l'eau ainsi que la santé humaine, ces toxicités des métaux peuvent être éliminées avec succès, même à des concentrations plus faibles comme des parties par million (ppm).
Séparation de l'eau
Pour la réaction de séparation de l'eau, diverses espèces telles que les sulfures, les oxydes et les séléniures ont été produites comme photocatalyseurs. Les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂), plusieurs semi-conducteurs (couplés) comme CaFe204/TiO₂, l'hétérojonction WO3/BiVO4, ainsi que les nanofibres à cœur ou à coque comme CdS/Zno, et bien d'autres, offrent des moyens très utiles pour la production d'hydrogène à partir de l'eau.
Fonctions d'auto-nettoyage
Le photocatalyseur au dioxyde de titane (TiO₂) a acquis une grande reconnaissance en tant que substance photofonctionnelle utile, la raison étant que le nettoyage des surfaces en verre et en carrelage nécessite des détergents chimiques, une consommation d'énergie élevée et est également coûteux. La surface autonettoyante à base de dioxyde de titane permet aux molécules inorganiques et organiques de rester absorbées et dégradées sans effort. Ensuite, il devient facile de laver à l'eau en raison de la forte hydrophilie du film TiO₂. Le résultat mentionné du TiO₂ devient fonctionnel à cette condition ; lorsque le taux de polluants organiques absorbés à la surface du matériau est inférieur à celui des photons solaires incidents par unité de temps. Les revêtements, les peintures pour les murs des bâtiments et les processus de construction sont très exposés aux mauvaises conditions météorologiques telles que les pluies naturelles et les rayons du soleil.
Facteurs qui améliorent les performances du photocatalyseur
Une autre technique viable pour rendre les photocatalyseurs efficaces dans la lumière visible pour diverses applications est le couplage de semi-conducteurs ou de composites. De telle sorte qu'un semi-conducteur à large bande interdite et un semi-conducteur à faible bande interdite soient couplés ensemble, de sorte qu'ils aient un niveau de bande de conduction (CB) plus négatif. Ainsi, le résultat sera le suivant : les électrons de la bande de conduction (CB) peuvent être injectés du semi-conducteur à petite bande interdite vers le semi-conducteur à grande bande interdite. Cette technique et la méthode de sensibilisation par colorant sont similaires, mais le seul contraste est que les électrons se déplaceront d'un semi-conducteur à un autre. La production d'hydrogène via SnO2, CdS, CdS/Pt–TiO2 et NiS/ZnxCd1–xS/oxyde de graphène réduit couplés a été examinée.
Afin d'améliorer l'activité photocatalytique d'un semi-conducteur, divers métaux nobles tels que Pt, Au, Ag, Ni, Cu, Rh, Pd, etc. ont été utilisés. La probabilité de recombinaison/réunion électron-trou est réduite par ce processus, ce qui entraîne une séparation de charge efficace ainsi que des taux de réaction photocatalytique plus élevés. En raison de ces propriétés des métaux nobles, le transfert d'électrons peut être facilité, ce qui conduit à une activité photocatalytique plus élevée.
La sensibilisation par colorant est une technique prometteuse pour le développement de surface et la modification de photocatalyseurs pour l'utilisation de la lumière visible à des fins de conversion d'énergie. Les colorants possèdent des caractéristiques d'oxydoréduction ainsi qu'une sensibilité à la lumière visible qui peuvent être utiles pour les cellules solaires et les systèmes photocatalytiques. Une réaction catalytique peut être déclenchée car lorsque les colorants sont exposés à la lumière visible, ils injectent des électrons dans la bande de conduction (CB) des semi-conducteurs. Une injection d'électrons rapide et une réaction de retour lente sont les conditions primordiales pour convertir la lumière absorbée directement en énergie électrique avec une efficacité plus élevée dans les cellules solaires ou via la production d'hydrogène.
L'application du dopage est connue sous le nom d'ajout d'impuretés à une substance pure. Le dopage est divisé en deux sous-catégories qui sont : (1) le dopage cationique et (2) le dopage anionique. Le dopage cationique implique le dopage de cations aux semi-conducteurs, tels que les métaux comme Al, Cu, V, Cr, Fe, Ni, Co, Mn, etc. D'autre part, le dopage anionique implique l'utilisation d'anions, tels que des non-métaux comme N, S, F, C, etc. Le réseau cristallin d'un photocatalyseur reçoit un impact nouveau et unique de chaque dopant différent. Le dopage des ions métalliques ainsi que non métalliques augmente la photoréactivité à la surface d'un photocatalyseur pour atteindre la région visible en créant de nouveaux niveaux d'énergie (ou état d'impureté) entre la bande de valence (VB) et la bande de conduction (CB) pour diminuer sa bande interdite. Les électrons excités par la lumière sont alors déplacés de l'état d'impureté vers la bande de conduction (CB).
Comment éviter la désactivation des photocatalyseurs ?
Empoisonnement
La principale cause de désactivation des photocatalyseurs est l'empoisonnement. Il s'agit de la désactivation chimique réversible ou irréversible d'un photocatalyseur et conduit à la perte d'activité catalytique, de stabilité et de sélectivité, ce qui entraîne de graves problèmes et des pertes économiques dans les processus catalytiques industriels. La figure 1 montre l'empoisonnement au soufre par H2S des photocatalyseurs au nickel avec et sans ajout d'oxygène.
Frittage
Le frittage est une autre cause fréquente de désactivation des photocatalyseurs. Il s'agit d'une dégénérescence thermique qui s'accompagne d'une réduction de la surface catalytique et de la surface de support. Pire encore, les phases catalytiques se transformeraient en phases non catalytiques, entravant ainsi les réactions chimiques prévues.
Cokéfaction
La cokéfaction représente environ 20 % de la désactivation des photocatalyseurs et est généralement liée au colmatage. En effet, les matériaux carbonés et autres dans les pores des photocatalyseurs se déposent, diminuant la taille des pores et empêchant les molécules réactives de diffuser dans les pores. Généralement, ces dépôts carbonés peuvent être éliminés par gazéification avec de la vapeur d'eau ou de l'hydrogène, et nous obtenons respectivement du CH4, du CO et du COx. La désactivation par cokéfaction est donc un processus réversible. La figure 2 est une illustration schématique du dépôt de coke sur des photocatalyseurs HZSM-5 non modifiés et modifiés par des métaux.
Mécanisme de photocatalyse
(1) Le processus commence par l'absorption de la lumière et la génération ultérieure de porteurs de charge. Lorsque la surface du photocatalyseur est éclairée par une lumière dont l'énergie est égale ou supérieure à l'énergie de la bande interdite des pérovskites aux halogénures métalliques (MHP), une transition électronique immédiate se produit, donnant lieu à la création de paires électron-trou (eh). Il convient de noter que la lumière est généralement classée en deux plages de longueurs d'onde : la lumière ultraviolette (UV), couvrant la plage de 200-400 nm, et la lumière visible, couvrant la plage de 400-800 nm. Notamment, lorsque l'énergie de la bande interdite (Eg) d'un semi-conducteur est inférieure à environ 3,1 électronvolts (eV), le matériau peut absorber efficacement la lumière visible. Cette capacité est d'une grande importance car les photons visibles constituent une part importante de la lumière solaire, contribuant à environ 50 % de sa composition.
(2) La phase cruciale suivante implique la séparation et le mouvement de ces porteurs de charge. Lorsque la lumière déclenche la transition des électrons de la bande de valence (VB) à la bande de conduction (CB), elle laisse des trous dans la VB. Cette séparation électron-trou (eh) est une étape cruciale de la photocatalyse. Cependant, il est essentiel de reconnaître que la recombinaison de ces électrons et trous photogénérés est un processus inhérent et inévitable. Malheureusement, cette recombinaison peut entraver l'utilisation efficace des porteurs de charge, diminuant finalement l'activité catalytique des photocatalyseurs.
(3) L'étape suivante implique des réactions redox de surface des réactifs correspondants. Cela implique le transfert rapide d'électrons, capables de réduction, et de trous, possédant un potentiel d'oxydation, vers des sites de réaction désignés à la surface des photocatalyseurs à base de pérovskite aux halogénures métalliques (MHP). D'un point de vue thermodynamique, la réussite des réactions redox nécessite un alignement précis entre la structure de la bande d'énergie du semi-conducteur et les potentiels de réaction redox. Cet alignement impose que le niveau d'énergie de la bande de conduction (CB) soit plus négatif que le potentiel de réduction, tandis que le niveau d'énergie de la bande de valence (VB) doit être plus positif que le potentiel d'oxydation.
Comment entretenir les photocatalyseurs
Choisissez les bons photocatalyseurs
Le choix des photocatalyseurs adaptés à l'application spécifique est essentiel pour éviter la désactivation. Différents photocatalyseurs présentent différents degrés de stabilité et de résistance à la désactivation. Il est donc important de sélectionner un photocatalyseur adapté aux conditions spécifiques du processus. La conception des photocatalyseurs est également importante. Vous pouvez modifier la surface, la taille des pores et la taille des pastilles pour éviter l'empoisonnement des photocatalyseurs.
Gardez les photocatalyseurs propres
L'une des principales raisons de la désactivation des photocatalyseurs est l'accumulation de contaminants à sa surface. Ces impuretés peuvent provenir de la matière première ou de l'environnement environnant. Pour éviter que cela ne se produise, il est essentiel de purger périodiquement le système ou de filtrer la matière première.
Évitez les températures élevées
Les photocatalyseurs peuvent être sensibles aux températures élevées, ce qui peut entraîner leur désactivation. Il est essentiel d'éviter d'exposer les photocatalyseurs à des températures dépassant leur plage de fonctionnement sûre. Il est préférable de surveiller la température du système et d'ajuster le processus en conséquence.
Surveiller l'activité des photocatalyseurs
La surveillance de l'activité des photocatalyseurs peut aider à détecter tout changement dans leurs performances. Cela peut être réalisé en mesurant régulièrement la vitesse de réaction ou en effectuant des tests périodiques des photocatalyseurs. En surveillant l'activité des photocatalyseurs, tout problème peut être identifié rapidement et des mesures correctives peuvent être prises pour éviter la désactivation.
Notre usine
Avec des décennies d'expérience dans la fabrication et la commercialisation de produits chimiques de haute qualité, Gnee Chemical Company, nous fournissons des produits chimiques organiques, des produits biochimiques, des intermédiaires pharmaceutiques et plus encore. Gnee Chemical dispose d'une main-d'œuvre qualifiée en recherche et développement. Notre équipe de plus de 200 personnes est responsable des tests de qualité, du contrôle de la production et du service après-vente en tant que service à guichet unique. Nous fournissons des solutions de R&D et de production à nos clients mondiaux. Nous adhérons au principe de « la qualité avant tout » et avons obtenu la certification ISO 9001. Nous avons également mis en place un centre de test dédié pour mettre en œuvre des normes de contrôle qualité strictes à toutes les étapes du processus de production. Les inspecteurs de qualité surveillent de près le processus de production de chaque produit pour garantir la qualité des produits chimiques finaux.

Certifications






FAQ
En tant que l'un des principaux fabricants et fournisseurs de photocatalyseurs en Chine, nous vous souhaitons la bienvenue dans notre usine où nous vendons en gros des photocatalyseurs bon marché. Tous les produits chimiques sont de haute qualité et à prix compétitif.
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