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Concept
Photocatalyse
Résumé
En chimie, la photocatalyse est l'accélération d'une photoréaction en présence de catalyseur.
alt=Schéma présentant le principe de la photocatalyse.|vignette|Schéma présentant le principe de la photocatalyse.
Le principe de la photocatalyse repose sur l’activation d’un semi-conducteur par la lumière. Le semi-conducteur est considéré comme un catalyseur. Son principe est proche de la catalyse hétérogène où la réaction d'oxydoréduction se passe à la surface du catalyseur.
C'est l'absorption d'un photon, dont l'énergie est supérieure à la largeur de la bande interdite entre la bande de valence et la bande de conduction, qui permet de former une paire électron-trou dans le semi-conducteur. Il y a émission d'un électron au niveau de la bande de conduction et formation d'un trou sur la bande de valence. Cette paire électron-trou permet la formation de radicaux libres qui vont soit réagir avec des composés présents dans le milieu, soit se recombiner suivant divers mécanismes. Chaque semi-conducteur possède une différence d'énergie entre sa bande de conduction et sa bande de valence qui lui est propre.
Différents mécanismes réactionnels sont proposés mais il a été montré que la présence d'eau était nécessaire pour effectuer la réaction photocatalytique. En général, le but de cette réaction est d'oxyder des composés pour obtenir du dioxyde de carbone et de l'eau. On peut aussi avoir des intermédiaires d'oxydations des produits de départ si la réaction n'est pas complète. Pour favoriser une réaction complète, des expériences sont menées pour ralentir la recombinaison entre la paire électron-trou.
L’oxydation photocatalytique dépend d'une synergie entre plusieurs paramètres : temps de vie des porteurs de charges, vitesse d'adsorption/désorption des composés à la surface du semi-conducteur.
400px|vignette|Position des bandes de valence et de conduction pour de nombreux semi-conducteurs, à sans illumination.
Les photocatalyseurs les plus couramment employés sont des semi-conducteurs ayant une large bande interdite ou gap.
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