Fotokatalytická mineralizace
Jednou z nejdůležitější vlastností TiO2 je tzv. fotokatalytická mineralizace, při níž dochází sledem oxidativních degradačních reakcí k postupné přeměně všech organických sloučenin na konečné anorganické produkty, oxid uhličitý, vodu a příslušné minerální kyseliny, likvidaci mechanických a chemických nečistot na ošetřených površích.Jde o přesný opak přírodní fotosyntézy. Proces využívá pouze sluneční záření, nespotřebovává energii z fosilních zdrojů, čímž je v tomto směru naprosto ekologický.
Oxid titaničitý patří mezi nejčastěji používané fotokatalytické polovodiče, zejména díky perspektivám v oblasti ochrany životního prostředí. K těmto účelům se používá buďto ve formě prášku, který je suspendován v roztoku s rozkládanou látkou, či ve formě imobilizované vrstvy.
V přírodě se vyskytuje ve třech krystalových modifikacích, a to jako rutil, anatas a brookit. Nejčastěji se k fotodegradaci používá anatasová forma oxidu titaničitého. Při absorpci UV záření (jehož energie fotonů musí překonat energii zakázaného pásu oxidu titaničitého, která činí 3,2 eV, dochází ve struktuře TiO2 k přesunu elektronu (e–) z valenčního do vodivostního pásu, přičemž po sobě elektron zanechá kladné nabitou díru (h+), jak ukazuje reakce (1): K samotné degradaci organických látek pak dochází jednak pomocí děr samotných, neboť mají silný oxidační charakter, a dále i pomocí vznikajících hydroxylových či za přítomnosti kyslíku superoxidových radikálů.
Tento způsob odbourávání organických látek patří mezi tzv. pokročilé oxidační procesy (AOP – advanced oxidation processes) a nazývá se heterogenní fotokatalytická oxidace. Samozřejmým a častým jevem je ovšem i rekombinace páru elektron-díra, díky čemuž vykazuje TiO2 menší účinnost. To, zda převládá odbourávání organických látek vlivem kladně nabitých děr, hydroxylových radikálů vznikajících z vody či radikálů ze samotné degradované látky, závisí jak na povaze částic prášku, teplotě okolí či pH, tak i na vlastnostech odbourávané organické látky. Každá látka má totiž svou typickou degradační dráhu a její meziprodukty mohou v menší či větší míře průběh fotokatalýzy ovlivnit. K degradaci některých látek také dochází i pomocí samotného UV záření.
Vlivem fotokatalytické oxidace dochází k likvidaci mechanických a chemických nečistot, eliminaci pachů, eliminaci těkavých organických látek, a to vše probíhá po mnoho let. Mezi látky rozložitelné fotokatalýzou patří také například plynné oxidy, ozon (O3), čpavek, sirovodík, chlorované uhlovodíky, aromatické uhlovodíky, pesticidy, částice mikroprachu.
Nano aplikace TiZonic je moderní technologie s ŠIROKOSPEKTRÁLNÍMI účinky. Kombinace nano materiálu na bázi nano oxid titanu a viditelného světla nabízí pro ošetřené povrchy nové, žádané a potřebné vlastnosti.
V souvislosti s fotokatalytickou mineralizací lze na dostupných servrech najít studie a informace o účincích odborně nazývaných INAKTIVACE PATOGENŮ. JE TO POTLAČENÍ AKTIVITY MIKROORGANISMŮ - JEJICH NEUTRALIZACE. Systém aplikace nanoYo inaktivuje bakterie, viry a parazity pomocí fotoaktivní látky - TiO2 ( přesně definovaných parametrů a morfologické struktury) a viditelného světla, což je zcela nové pojetí ochrany před mikroorganismy, kdy se nejedná o klasickou chemickou dezinfekci povrchů, ale prostřednictvím fotokatalytické reakce dochází k cílenému a přitom specifickému ničení genomů patogenů.
Samotný nano materiál , který je nanesen na povrchy, kde s absolutní přilnavostí vytváří stabilní kristalickou mřížku, se nespotřebovává a INAKTIVACI patogenů pouze "zprostředkovává" jako fotokatalyzátor.
Po nasvícení povrchů ošetřených TiZonic viditelným světlem vykazují tyto povrchy po určitou dobu (například přes noc) trvalou antivirovou a antibakteriální aktivitu i v tmavých podmínkách - bez přítomnosti světla.
Fotokatalytické čištění vzduchu a povrchů ploch.
Jednou z nejvýraznějších vlastností katalyzátoru TiO2 je jeho silný destruktivní neboli rozkladný účinek, jehož podstatou je oxidační proces. Oxid titaničitý je navíc schopný při ozařování světlem rozložit téměř všechny organické sloučeniny. Je to proto, že energie, kterou poskytuje fotokatalytická reakce, je „kvantována“. To znamená, že energie každého fotonu je stejná a nezávisí na intenzitě světla. I při nízké intenzitě světla je proto k dispozici pro průběh chemických reakcí na povrchu oxidu titaničitého energie, která odpovídá tepelné energii při teplotě 30 000 °C. Při tak vysoké teplotě se může organická látka okamžitě oxidovat na CO2 a H2O. Jinými slovy je spálena. Ve skutečnosti však povrch oxidu titaničitého tak vysoké teploty nedosáhne. Mikrobiální škodliviny jsou jedním ze závažných zdrojů vnitřního znečištění ovzduší a povrchů ploch. Skládají se z částic biologického původu (bakterie, viry, houby). Aplikace, kterálikviduje ve vzduchu i na plochách vznášející se nebo ležící bakterie, viry… je relativně nová. Nicméně se používá minimálně 10 let, takže zkušenosti již máme. Čas určující oxidativní sejmutí bakteriální masy z povrchu může být důležitý pro návrh samočisticích povrchů všude tam, kde vlivem velké kumulace a migrace lidí nabývá bakteriální masa nebezpečných rozměrů.