Η βασική διαφορά μεταξύ φωτοκατάλυσης και ηλεκτροκατάλυσης είναι ότι κατά τη φωτοκατάλυση, η επεξεργασία της καταλυτικής αντίδρασης κυριαρχείται από φωτοεπαγόμενους ηλεκτρικούς φορείς, ενώ κατά τη διάρκεια της ηλεκτροκατάλυσης, η επεξεργασία της καταλυτικής αντίδρασης κυριαρχείται από εξωτερικούς φορείς που προκαλούνται από το κύκλωμα.
Η φωτοκατάλυση είναι μια φωτο-ενεργοποιημένη χημική αντίδραση που συμβαίνει όταν ξεκινούν μηχανισμοί ελεύθερων ριζών με την επαφή μεταξύ της ένωσης και των φωτονίων που έχουν επαρκή ενεργειακά επίπεδα. Η ηλεκτροκατάλυση, από την άλλη πλευρά, είναι ένας τύπος ετερογενούς κατάλυσης ηλεκτροχημικών αντιδράσεων που συμβαίνει στη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου-ηλεκτρολύτη.
Τι είναι η φωτοκατάλυση;
Η φωτοκατάλυση είναι μια φωτο-ενεργοποιημένη χημική αντίδραση που συμβαίνει όταν ξεκινούν μηχανισμοί ελεύθερων ριζών με την επαφή μεταξύ της ένωσης και των φωτονίων που έχουν επαρκή ενεργειακά επίπεδα. Είναι ένας τύπος αντίδρασης επιτάχυνσης μιας φωτοαντίδρασης παρουσία καταλύτη. Στην καταλυόμενη φωτόλυση, το φως απορροφάται από ένα προσροφημένο υπόστρωμα. Υπάρχει ένας άλλος τύπος που είναι γνωστός ως φωτοπαραγόμενη κατάλυση. Είναι η φωτοκαταλυτική δραστηριότητα που εξαρτάται από την ικανότητα του καταλύτη να δημιουργεί μερικά ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Αυτά τα ζεύγη μπορούν να δημιουργήσουν ελεύθερες ρίζες όπως οι ρίζες υδροξυλίου που μπορούν να υποστούν δευτερογενείς αντιδράσεις. Η πρώτη πρακτική εφαρμογή αυτής της διαδικασίας ήταν η ανακάλυψη της ηλεκτρόλυσης του νερού παρουσία διοξειδίου του τιτανίου.
Εικόνα 01: Χρήση φωτοκατάλυσης
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι φωτοκατάλυσης: η ομογενής και η ετερογενής φωτοκατάλυση. Στην ομοιογενή φωτοκατάλυση, τα αντιδρώντα και οι φωτοκαταλύτες υπάρχουν στην ίδια φάση. Τα πιο κοινά παραδείγματα αυτού του τύπου αντίδρασης περιλαμβάνουν συστήματα όζοντος και φωτο-Fenton. Αντίθετα, στην ετερογενή φωτοκατάλυση, τα αντιδρώντα και οι φωτοκαταλύτες υπάρχουν σε διαφορετικές φάσεις. Μερικά κοινά παραδείγματα αυτού του τύπου αντιδράσεων περιλαμβάνουν ήπιες ή ολικές οξειδώσεις, αφυδρογονώσεις, αντιδράσεις μεταφοράς υδρογόνου κ.λπ.
Τι είναι η Ηλεκτροκατάλυση;
Η ηλεκτροκατάλυση μπορεί να περιγραφεί ως ετερογενής κατάλυση ηλεκτροχημικών αντιδράσεων που λαμβάνει χώρα στη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου-ηλεκτρολύτη. Σε αυτή τη διαδικασία, οι ρόλοι τόσο του δότη-δέκτη ηλεκτρονίων όσο και του καταλύτη παίζονται από το ηλεκτρόδιο.
Εικόνα 02: Χρήση καθόδου πλατίνας για τη μέτρηση της σταθερότητας ενός ηλεκτροκαταλύτη
Ο ηλεκτροκαταλύτης είναι ένας τύπος καταλυτικής ουσίας που μπορεί να συμμετέχει σε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις. Αυτές οι ουσίες είναι συγκεκριμένες μορφές καταλυτών που μπορούν να λειτουργήσουν στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Τυπικά, ένας ηλεκτροκαταλύτης είναι ετερογενής, π.χ. επιπλατινοποιημένο ηλεκτρόδιο. Υπάρχουν και ομοιογενείς ηλεκτροκαταλύτες. Αυτά είναι διαλυτά και μπορούν να βοηθήσουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ του ηλεκτροδίου και των αντιδρώντων. Μπορούν επίσης να διευκολύνουν έναν ενδιάμεσο χημικό μετασχηματισμό που μπορούμε να περιγράψουμε με τη συνολική ημιαντίδραση.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της φωτοκατάλυσης και της ηλεκτροκατάλυσης;
Η φωτοκατάλυση είναι μια φωτοενεργοποιούμενη χημική αντίδραση που συμβαίνει όταν οι μηχανισμοί ελεύθερων ριζών ξεκινούν με την επαφή μεταξύ της ένωσης και των φωτονίων που έχουν επαρκή ενεργειακά επίπεδα. Η ηλεκτροκατάλυση, από την άλλη πλευρά, είναι ένας τύπος ετερογενούς κατάλυσης ηλεκτροχημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου-ηλεκτρολύτη. Η βασική διαφορά μεταξύ της φωτοκατάλυσης και της ηλεκτροκατάλυσης είναι ότι η επεξεργασία της καταλυτικής αντίδρασης στη φωτοκατάλυση κυριαρχείται από φωτοεπαγόμενους ηλεκτρικούς φορείς, ενώ η επεξεργασία της καταλυτικής αντίδρασης στην ηλεκτρόλυση κυριαρχείται από εξωτερικούς φορείς που προκαλούνται από το κύκλωμα. Επιπλέον, η φωτοκατάλυση χρησιμοποιεί φωτοκαταλύτες όπως οξείδιο ψευδαργύρου, θειούχο ψευδάργυρο, θειούχο κάδμιο και υπεροξείδιο στροντίου, ενώ η ηλεκτροκατάλυση χρησιμοποιεί νανοσωλήνες άνθρακα και υλικά με βάση το γραφένιο, μεταλλικά-οργανικά πλαίσια κ.λπ.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ φωτοκατάλυσης και ηλεκτροκατάλυσης σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Φωτοκατάλυση vs Ηλεκτροκατάλυση
Η φωτοκατάλυση και η ηλεκτροκατάλυση είναι σημαντικές αναλυτικές διεργασίες στη χημεία. Η βασική διαφορά μεταξύ φωτοκατάλυσης και ηλεκτροκατάλυσης είναι ότι κατά τη διάρκεια της φωτοκατάλυσης, η επεξεργασία της καταλυτικής αντίδρασης κυριαρχείται από φωτοεπαγόμενους ηλεκτρικούς φορείς, ενώ κατά την ηλεκτροκατάλυση, η επεξεργασία της καταλυτικής αντίδρασης κυριαρχείται από εξωτερικούς φορείς που προκαλούνται από το κύκλωμα.
