Fotokataliza to proces, który prowadzi do utleniania różnych związków pod wpływem promieniowania ultrafioletowego oraz odpowiednio dobranego katalizatora, który umożliwia zajście całej reakcji. W efekcie fotokatalizy różne złożone związki chemiczne mogą zostać rozłożone do postaci wody, dwutlenku węgla oraz anionów nieorganicznych.
Do przeprowadzenia całej reakcji potrzebny jest więc odpowiedni katalizator oraz odpowiednia ilość światła. Substancją, która sprawdza się najlepiej w tej roli, jest nano dwutlenek (ditlenek) tytanu, czyli TiO2. Problemem jest jednak to, że jest on w stanie pochłaniać tylko i wyłącznie promieniowanie UV. Promieniowanie UV jest wprawdzie obecne również w świetle widzialnym, jednak jego udział jest stosunkowo niewielki i nie przekracza 5%. Oznacza to, że do skutecznego wzbudzenia procesu potrzebne jest albo doświetlanie urządzeniem emitującym UV, albo zwiększenie możliwości pochłaniania światła, przez stosowanie różnych domieszek. To drugie rozwiązanie jest bardziej ekonomiczne, w związku z czym powierzchnia dwutlenku tytanu jest modyfikowana różnymi innymi pierwiastkami. W przypadku tytan coat bacto vir shield tym dodatkiem są pojedyncze atomy srebra. Nasza wyjątkowa kompozycja w skali manometrycznej wygląda jak kiść winogrona, gdzie owocami są atomy srebra, a łodygą jest nano szkielet dwutlenku tytanu. Ta wyjątkowa konstrukcja sprawia, że pokryte powierzchnie chronione są w dzień i w nocy, bez konieczności uzupełniania powłoki o dodatkowe komponenty.
Jak przebiega proces fotokatalizy?
Pod wpływem światła widzialnego zmodyfikowany dwutlenek tytanu pochłania fotony, które wybijają elektrony ze znajdującej się najdalej od jadra atomowego powłoki walencyjnej. Umożliwia to, w półprzewodniku, jakim jest ditlenek tytanu ich przeskoczenie, z pasma podstawowego do oddzielonego niewielkim pasmem zabronionym pasma przewodnictwa. Elektrony przechodzące do pasma przewodnictwa, mogą połączyć się z tlenem, prowadząc do powstania jego aktywnych form – anionorodnika ponadtlenkowego O2–. Po oddaniu elektronu w dwutlenku tytanu powstają dziury elektronowe naładowane dodatnio. Prowadzi to do połączenia z wodą zawartą w powietrzu oraz powstania rodników wodorotlenowych.
Rodniki wodorotlenowe ze względu na brak jednego elektronu są niezwykle aktywne chemicznie i łatwo wchodzą w reakcje z innymi związkami. Są w stanie łączyć się m.in. z unoszącymi się w zanieczyszczonym powietrzu lotnymi związkami organicznymi m.in. (WWA) benzoapirenem, bifenylem czy naftalenem, czyli wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi znajdującymi się w spalinach samochodowych czy szkodliwymi tlenkami azotu. Doprowadza to do rozkładu bardziej złożonych substancji na coraz prostsze związki. Aktywność ta jest wyjątkowo skuteczne wobec wirusów i bakterii, rozkładając je do wody i dwutlenku węgla – substancji nie szkodliwych dla ludzi.
Skuteczność nanopowłok TC została potwierdzona licznymi badaniami, w tym testami prowadzonymi w Eurovir Hygiene-Labor GmbH. Wykazały one aktywność mikrobiologiczną powłok na wszystkie wirusy otoczkowe HIV, HBV, HCV, wirusy grypy oraz wirusy koronowe (m.in. SARS-CoV-2). Skuteczność TC była analizowana bez udziału światła (Metodyka EN 14476:2019). Wynik badania: 4.62 log znaczy 1-(0.1^4.62) = wartość bakteriostatyczna 99.998% Skuteczność powłok TC została potwierdzona też w przypadku:
- gronkowca złocistego Staphylocococcus aureus,
- bakterii coli Escherichia coli,
- bakterii z gatunku Listeria monocytogenes,
- bakterii z gatunku Legionella pneumophila,
- pałeczek duru brzusznego Salmonella typhimurium,
- paciorkowcami Alpha Hemolytic Streptococcus,
- pałeczki zapalenia płuc Klebsiella pneumoniae,
- pałeczki ropy błękitnej Pseudomonas aerugimosa,
- kropidlaka czarnego Aspergillus Niger,
- wirusa krowianki Vaccinia virus (Elstree),
- wirusa zakaźnego zapalenia żołądka i jelit świń Transmissible Gastroenteritis Virus of Swine (TGEV, Toyama 36).
Badania przeprowadzane były w różnych warunkach oświetleniowych i na różnego rodzaju powierzchniach. Co więcej, powłoki sprawdzono też pod kątem redukcji NOx w powietrzu zgodnie z metodą ISO 22197-1:2016 i ich skuteczność została potwierdzona. TC doskonale radzą sobie również jako chemia ochronna na panelach solarnych czy elewacjach.
