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지식나눔

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광촉매를 이용한 분해 질문

2024-07-30 org.kosen.entty.User@2b73156a 익명
  • 1

광촉매를 통해 폐의약품 밑 건강 보조재의 약 효과와 환경을 오염시키는 물질을 무효화 시키는 방안에 대해 팀구 중입니다.

광촉매를 통해서 정공, 물, 이산화탄소를 생성하며 전자가 빠져나가고…이를 통해 분자 구조가 파괴 된다?

이런식으로 일단 이해하고있는데, 정확한 원리 설명 브탁 드립니다.

그리고 이것과 관련된 물리, 화학적 개념이 무엇이 있는지도 알려주십시오!

  • 화학
  • 화공
  • 전기
  • 전자
  • 물리
  • 광촉매
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    박소원님의 답변

    2024-07-31
    • 2

    광촉매를 이용한 폐의약품 및 건강 보조제의 분해 과정은 주로 광촉매 표면에서 일어나는 일련의 화학 반응을 통해 이루어집니다. 특히 이산화티타늄(TiO₂)은 자외선을 흡수하여 전자와 정공을 생성합니다. 이때 빛 에너지가 광촉매에 흡수되면서 전자가 전도대로 이동하고, 정공이 원자가에 남게 됩니다.



    특히, TiO₂ 표면에서 일어나는 이 과정은 하이드록실 라디칼과 초과산화물 라디칼이 유기 오염 물질과 반응하여 분해를 일으키는 메커니즘을 기반으로 합니다. 이산화티타늄의 표면 구조와 결합 상태는 이러한 반응의 효율성을 좌우하는 중요한 요소입니다[5][6]. 또한, 광촉매 표면에 자연적인 색소, 예를 들어 안토시아닌을 첨가하면, 자외선뿐만 아니라 가시광선에서도 광촉매 활동을 증가시킬 수 있습니다[7].


    결론적으로, 광촉매는 폐의약품과 건강 보조제의 유해 물질을 효과적으로 분해하여 환경 오염을 줄이는 데 매우 유용합니다. 이러한 분해 과정은 반도체 물질의 특성과 라디칼 반응, 산화-환원 반응 등의 물리화학적 개념에 기초하고 있습니다.


    출처


    [1] Guo, Q., Zhou, C., Ma, Z., & Yang, X. (2019). Fundamentals of TiO2 Photocatalysis: Concepts, Mechanisms, and Challenges. Advanced Materials, 31.

    [2] Friedmann, D. (2022). A General Overview of Heterogeneous Photocatalysis as a Remediation Technology for Wastewaters Containing Pharmaceutical Compounds. Water.

    [3] Shukla, S., Pandey, H., Singh, P., Tiwari, A., Baranwal, V., & Pandey, A. C. (2021). Synergistic impact of photocatalyst and dopants on pharmaceutical-polluted waste water treatment: a review. Environmental Pollutants and Bioavailability, 33, 347 - 364.

    [4] Al-Madanat, O., Alsalka, Y., Ramadan, W., & Bahnemann, D. (2021). TiO2 Photocatalysis for the Transformation of Aromatic Water Pollutants into Fuels. Catalysts.

    [5] Nafradi, M., Vereb, G., Firak, D., & Alapi, T. (2021). Photocatalysis: Introduction, Mechanism, and Effective Parameters. Green Chemistry and Sustainable Technology.

    [6] Fidarohman, F., Putri, B. T., Putri, M. R., Kustiningsih, I., & Slamet, S. (2023). Degradation of Ciprofloxacin Antibiotic Waste Using TiO2 Nanotube with Addition of Anthocyanin Dye-Sensitizer In Photocatalysis Process: Review. Jurnal Rekayasa Kimia & Lingkungan.

    [7] Shruthi, L., Shyni, Jagadish, K., Srikantaswamy, S., & Abhilash, M. (2016). Photocatalytic degradation and removal of heavy metals in pharmaceutical waste by selenium doped ZnO Nano composite semiconductor. International Journal for Scientific Research and Development, 2, 47-54.



    본 답변은 틀루토(tlooto.com)에서 어느정도 참조하였습니다~!

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    광촉매를 이용한 폐의약품 및 건강 보조제의 분해 과정은 주로 광촉매 표면에서 일어나는 일련의 화학 반응을 통해 이루어집니다. 특히 이산화티타늄(TiO₂)은 자외선을 흡수하여 전자와 정공을 생성합니다. 이때 빛 에너지가 광촉매에 흡수되면서 전자가 전도대로 이동하고, 정공이 원자가에 남게 됩니다.



    특히, TiO₂ 표면에서 일어나는 이 과정은 하이드록실 라디칼과 초과산화물 라디칼이 유기 오염 물질과 반응하여 분해를 일으키는 메커니즘을 기반으로 합니다. 이산화티타늄의 표면 구조와 결합 상태는 이러한 반응의 효율성을 좌우하는 중요한 요소입니다[5][6]. 또한, 광촉매 표면에 자연적인 색소, 예를 들어 안토시아닌을 첨가하면, 자외선뿐만 아니라 가시광선에서도 광촉매 활동을 증가시킬 수 있습니다[7].


    결론적으로, 광촉매는 폐의약품과 건강 보조제의 유해 물질을 효과적으로 분해하여 환경 오염을 줄이는 데 매우 유용합니다. 이러한 분해 과정은 반도체 물질의 특성과 라디칼 반응, 산화-환원 반응 등의 물리화학적 개념에 기초하고 있습니다.


    출처


    [1] Guo, Q., Zhou, C., Ma, Z., & Yang, X. (2019). Fundamentals of TiO2 Photocatalysis: Concepts, Mechanisms, and Challenges. Advanced Materials, 31.

    [2] Friedmann, D. (2022). A General Overview of Heterogeneous Photocatalysis as a Remediation Technology for Wastewaters Containing Pharmaceutical Compounds. Water.

    [3] Shukla, S., Pandey, H., Singh, P., Tiwari, A., Baranwal, V., & Pandey, A. C. (2021). Synergistic impact of photocatalyst and dopants on pharmaceutical-polluted waste water treatment: a review. Environmental Pollutants and Bioavailability, 33, 347 - 364.

    [4] Al-Madanat, O., Alsalka, Y., Ramadan, W., & Bahnemann, D. (2021). TiO2 Photocatalysis for the Transformation of Aromatic Water Pollutants into Fuels. Catalysts.

    [5] Nafradi, M., Vereb, G., Firak, D., & Alapi, T. (2021). Photocatalysis: Introduction, Mechanism, and Effective Parameters. Green Chemistry and Sustainable Technology.

    [6] Fidarohman, F., Putri, B. T., Putri, M. R., Kustiningsih, I., & Slamet, S. (2023). Degradation of Ciprofloxacin Antibiotic Waste Using TiO2 Nanotube with Addition of Anthocyanin Dye-Sensitizer In Photocatalysis Process: Review. Jurnal Rekayasa Kimia & Lingkungan.

    [7] Shruthi, L., Shyni, Jagadish, K., Srikantaswamy, S., & Abhilash, M. (2016). Photocatalytic degradation and removal of heavy metals in pharmaceutical waste by selenium doped ZnO Nano composite semiconductor. International Journal for Scientific Research and Development, 2, 47-54.



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