Fotocatalisi del Biossido di Titanio TiO2

Fin dall’antichità le polveri di biossido di titanio sono state comunemente utilizzate come pigmento bianco. Esse sono economiche, innocue e chimicamente stabili, anche se quest’ultima caratteristica è presente solo al buio.
Non hanno alcun assorbimento nella regione del visibile, seppur siano di colore bianco. Invece, vengono attivate sotto irraggiamento di luce UV, inducendo a loro volta alcune reazioni chimiche. Tale attività tramite la luce solare era conosciuta già attraverso la decolorazione delle vernici e la degradazione dell’intelaiatura.
Le prime ricerche sulla foto-attività del biossido di titanio risalgono alla prima metà del XX secolo. Ad esempio, nel 1938 è stato riportato uno studio sulla foto-decolorazione dei coloranti tramite TiO2 nel vuoto ed in ossigeno: ciò si verifica per la formazione di specie di ossigeno attive sulla superficie di TiO2 dopo l’assorbimento UV. Si era già compreso che il biossido di titanio non si trasforma durante la fotoreazione: veniva, però, denominato fotosensibilizzatore, invece che fotocatalizzatore.
Non si conosce in modo preciso quando e chi sia stato il primo ad effettuare ricerche sulla polvere di TiO2 utilizzata per indurre attivamente le reazioni chimiche, ma alcuni studi effettuati in Giappone da Mashio intitolati “Auto-ossidazione tramite TiO2 come fotocatalizzatore” risalgono al 1956. In tali esperimenti, le polveri del catalizzatore sono state disperse in vari solventi organici alcolici ed idrocarburici ed irradiate da luce UV con una lampada a Hg. È stato osservata l’auto-ossidazione dei solventi e la simultanea formazione di H2O2 a condizioni ambientali. È stata confrontata l’attività fotocatalitica di varie polveri di TiO2 (dodici tipi di anatasio commerciale e tre tipi di rutilo) ed è stato dimostrato che l’attività dell’anatasio per l’auto-ossidazione è molto maggiore rispetto a quella del rutilo.