Photokataylse

Im Bereich der Photokatalyse arbeitet das IFKB eng mit dem Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) an der Universität Stuttgart und dem Centre d'Enginyeria de Processos i Medi Ambient an der Univeristat de Catalunya in Barcelona zusammen.

Bei der Endreinigung von kommunalen Abwässern sowie Abwässern aus Industrie und Landwirtschaft ist die Photokatalyse ein in der Forschung und Entwicklung befindliches Verfahren, um Giftstoffe wie Industrie- und Haushaltschemikalien, Pflanzenschutzmittel sowie pharmazeutische Wirkstoffe (Spurenstoffe) ohne Einsatz von Chemikalien rückstandsfrei zu entfernen. Prinzipiell genügt hierfür ein Photokatalysator wie z.B. Titanoxid und die Einstrahlung von kurzwelligem Licht.

Des Weiteren wird das Verfahren zur Wasseraufbereitung in infrastrukturschwachen Regionen erforscht. Dabei soll die Reinigungsleistung der SODIS-Methode (Solare Desinfektion: www.sodis.ch) mithilfe von Photokataylsatoren erweitert werden, sodass UV-resistente Keime, Viren und Bakterien abgebaut werden können, wie in Abb.1 dargestellt.

Im Halbleiter TiO₂ werden durch Einstrahlung von UVA-Licht Elektron-Loch Paare generiert. Dadurch werden Hydroxylradikale erzeugt, die Redoxreaktionen mit Schadstoffen eingehen und diese dabei abbauen. Voraussetzung ist, dass die Energie des eingestrahlten Lichts höher als die Bandlücke des Halbleiters ist. Bei reinem TiO₂ ist dazu UVA-Strahlung notwendig. Durch eine gezielte Dotierung kann jedoch die Bandlücke verringert und auch sichtbares Licht genutzt werden, wie in Abb.2 dargestellt.

Hierbei arbeiten die Abteilungen Hochleistungskeramik und Oberflächentechnik zusammen, um hochaktive Photokatalysatoren zu entwickeln. Neben dem thermokinetischen Beschichten von TiO₂ Pulver mithilfe des APS-Verfahrens (Atmospheric Plasma Spray) – in Suspension (Suspension Plasma Spray) – und des Sol-Gel-Verfahren werden Beschichtungen auf Siloxan- und Wasserglasbasis vergleichend untersucht.