光電気化学的酸化

汚染物質を分解するための光化学的酸化法には、触媒的光化学的酸化と非触媒的光化学的酸化の両方のプロセスが含まれます。前者は、酸化剤として酸素と過酸化水素を用いることが多く、紫外線（UV）を利用して汚染物質の酸化と分解を開始します。後者は光触媒酸化と呼ばれ、一般的に均一触媒と不均一触媒に分類されます。

不均一系光触媒分解では、一定量の感光性半導体材料を汚染物質を含む系に導入し、一定量の光照射と組み合わせます。これにより、光照射下で感光性半導体表面において「電子-正孔」対が励起されます。溶存酸素、水分子、および半導体に吸着されたその他の物質は、これらの「電子-正孔」対と相互作用し、余剰エネルギーを蓄えます。これにより、半導体粒子は熱力学的反応障壁を克服し、様々な触媒反応において触媒として作用し、•H2Oなどの酸化力の高いラジカルを生成します。これらのラジカルは、水酸基付加、置換、電子移動などのプロセスを通じて汚染物質の分解を促進します。

光化学酸化法には、光増感酸化、光励起酸化、光触媒酸化が含まれます。光化学酸化は、化学酸化と放射線処理を組み合わせることで、化学酸化または放射線処理をそれぞれ単独で行う場合と比較して、酸化反応の速度と酸化能力を向上させます。光触媒酸化では、放射線源として紫外線が一般的に用いられます。

さらに、過酸化水素、オゾン、あるいは特定の触媒などの酸化剤を所定量水中に導入する必要があります。この方法は、染料など、分解が困難で毒性を持つ小さな有機分子の除去に非常に効果的です。光化学酸化反応は、水中に多数の反応性の高いラジカルを発生させ、有機化合物の構造を容易に破壊します。