INTRODUZIONE

Nell'ultimo decennio i problemi ambientali ed energetici hanno sollevato enorme interesse sull'uso della fotocatalisi eterogenea basata su semi-conduttori. La fotocatalisi cerca di sfruttare l'uso della luce solare per l'abbattimento di molecole ad alta tossicità e ridurre in questo modo l'inquinamento (Figura2). E' inoltre in grado di produrre H2 attraverso reazioni redox di specifiche molecole organiche e convertire l'energia solare in quella elettrica.
Tuttora diversi studi anche in ambito universitario tentano di chiarire i meccanismi e le potenzialità dei fotocatalizzatori.
Il materiale più largamente usato nella fotocatalisi eterogenea è il diossido di titanio (TiO2), in quanto economico, non tossico, resistente alla foto-corrosione e dotato di alto potere ossidante.

                                                                                      TiO2  →  h++ e-

Tuttavia un limite dell'uso della Titania pura è dovuto al largo band-gap, 3.0-3.2 eV (Figura1), che provoca un piccolo assorbimento della radiazione solare (λ<380 nm, corrispondente alla regione UV). Per abbassare la quantità di energia necessaria per la foto-eccitazione sono state effettuate numerose ricerche sul dopaggio della Titania sia con metalli di transizione sia con non metalli.

Figura1. Energy gap [1].
Figura2. Meccanismo di azione della TiO2[2].

Il drogaggio con i metalli di transizione è stato abbandonato in quanto i centri degli elettroni si ricombinavano con le buche createsi, riducendo l'attività della fotocatalisi[3-4]. Anche se in alcuni casi introdurre metalli e metalli di transizione può incrementare il range di assorbimento oppure il potenziale redox. Un'altra alternativa è mettere in contatto la titania con un altro semi-conduttore, come la Ceria, per aumentare l'efficienza della separazione di carica. Al contrario è stato sfruttato l'uso dei non metalli che facilitano il salto quantico, fornendo degli stati discreti all'interno del band gap prossimi alla banda di valenza o a quella di conduzione. A tale proposito sono stati utilizzati droganti come N (Figura3) e F.


Figura3. Influenza dell'N nel salto tra banda di Valenza e banda di Conduzione della Titania [5].


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