FN NANO fotokalýza

Fotokatalytická nanotechnologie využívá energii světla, kterou přeměňuje na silný čistící a antimikrobiální efekt. Princip fotokatalýzy spočívá ve fotolytické oxidaci a rozkladu řady látek prostřednictvím určitého katalyzátoru (v této práci vystupujícího ve formě ochranného nátěru), který lze aktivovat ozářením UV či viditelnou složkou světla. Látkami, které jsou schopné takovéto aktivace, jsou polovodiče. Při průniku fotonů o určité energii (dané frekvencí) do struktury polovodiče dochází k vybuzení elektronů (e−) z valenčního pásu do vodivostního, přičemž se mohou podílet na chemických redoxních reakcích s jinými látkami, které jsou v přímém kontaktu s fotokatalyzátorem (viz Obrázek 1a). Na oxidačně-redukčních reakcích se též podílejí vzniklé elektronové díry (h+) ve valenčním pásu polovodiče. Většina organických sloučenin je tímto redoxním dějem přeměněna až na oxid uhličitý a vodu  Fotokatalytické reakce jsou reakcemi heterogenními, neboť k nim dochází na fázovém rozhraní mezi pevným katalyzátorem a tekutým prostředím. Mezi nejprostudovanější a nejpoužívanější fotokatalytické materiály patří oxid titaničitý a oxid zinečnatý.

Sluneční svit a v něm obsažené UV záření  může prostupovat do vnitřních prostor okny, výlohami atd. Na základě zkušeností s aplikacemi FN NANO víme, že v současné době je  většina oken a prosklených ploch opatřena sklem, které nepropouští UVA. Velké množství  kanceláří , prostor ve zdravotnictví, restaurace, kadeřnictví, kosmetiky, fitness, šatny, jídelny, je situována v prostorech bez přístupu slunečního světla a nemá tak zajištěny dostatečné hodnoty UVA pro potřebnou aktivaci procesu fotokatalýzy. Proto jsou součástí naší komplexní nabídky  aktivátory UVA.

Fotokatalýza a její princip samočištění

Představte si  ploténku rozžhavenou na teplotu dosahující teploty mnoha tisíc stupňů Celsia. Pokud na ni dopadne malý kousek organického materiálu, ve vzdušném prostředí okamžitě shoří a rozloží se až na základní minerální komponenty. Na ploténce se nic neusadí. Podobně, ale při pokojové teplotě, fungují funkční nátěry FN NANO®. Tuto schopnost jim dodávají mikroskopické krystalky polovodiče oxidu titaničitého ( TiO₂ ) a fyzikální jev fotokatalýza, poháněný světlem.

Fotokatalýza patří mezi fotoprocesy, které jsou přirozenou součástí našeho života a přírody kolem nás. Energie světla, která dopadá na mikro krystalky polovodiče TiO₂ vytváří na jejich povrchu volné elektrony a elektronové díry, jejichž působení v kombinaci s kyslíkem rozkládá molekuly organických látek až na molekuly oxidu uhličitého a molekuly vody. Technologie funkčních nátěrů FN NANO® využívá specifických vlastností vysokého povrchu mikroskopických krystalků TiO₂ o rozměrech menších než 100 nanometrů (nm) a fyzikálních jevů probíhajících na atomární a subatomární úrovni. Proto se jedná o nanotechnologii.

Proces fotokatalýzy

Energie ultrafialové složky světla je přeměněna ve fotokatalytický efekt, který působí pouze na povrchu krystalku. Při tomto efektu absorbuje fotokatalyzátor (TiO2) prakticky kompletně světelnou energii ultrafialového záření. Na povrchu fotokatalyzátoru se tak objevuje silný oxidační efekt díky volným elektronům a elektronovým dírám. Přímá interakce elektronů a elektronových děr s vazbami molekul látek okolního prostředí velmi účinně rozkládá široké spektrum molekul organických látek, včetně nečistot (saze, špína, olej, částice) a zápachu. Tento efekt je výborně využitelný proti usazování a růstu mikroorganismů (bakterie, viry, řasy, plísně, houby).

Důsledkem absorpce UV záření fotokatalyzátorem TiO2 je, kromě výše zmíněného rozkladu organických polutantů, také reakce vedoucí ve vzdušném prostředí k tvorbě povrchových OH skupin. Tím dochází k nárůstu povrchové energie, který vede k významnému zvýšení hydrofility povrchu. Tento efekt je nevyčerpatelný protože se oxid titaničitý na fotokatalytické reakci podílí jen jako katalyzátor a nespotřebovává se. Popisované účinky jsou proto velmi dlouhodobé. Molekuly prakticky všech organických látek jsou v důsledku fotokatalytického efektu rozloženy převážně na molekuly vody (H2O) a oxidu uhličitého (CO2). Molekuly anorganických látek, schopné oxidace, jsou dále oxidovány (CO →CO2; NO → NO2; SO2 → SO3).

Vysoká účinnost FN NANO® nátěrů je založena na využití speciálního patentovaného pojiva, které je prostupné pro vzduch a dokáže nano krystalky TiO2 propojit na svém povrchu tak, aby byla maximalizována jejich účinnost a plnily svoje čistící funkce. Vlastnosti a účinnost funkčních nátěrů FN NANO® byly potvrzeny množstvím studií provedených Akademií věd ČR, Vysokou školou chemicko-technologickou v Praze, Vysokou školou báňskou v Ostravě a dalšími výzkumnými organizacemi v ČR i v zahraničí.

FN NANO® nátěry splňují všechny platné legislativní požadavky pro své široké použití. Základním funkčním prvkem nátěrové technologie FN NANO® jsou nanokrystaly fotokatalyzátoru v kombinaci e světlem a vzdušným kyslíkem. Krystalky jsou koncentrovány a pevně provázány na povrchu zaschlé nátěrové vrstvy s mikroskopickou porézní strukturou.

1m² funkčního povrchu opatřeného nátěrem FN NANO® v sobě obsahuje cca 500m² využitelné plochy nanokrystalů fotokatalyzátoru.

Nanokrystaly TiO2 jsou polovodičem, který transformuje světelnou energii v účinnou sílu schopnou čistit vzduch, vodu i půdu, bránit usazování mikroorganismů a zajišťovat samočištění povrchů. Tento efekt patří mezi polovodičové jevy a nazývá se fotokatalýza.