خذ الألدهيدات والكحولات الشائعة كأمثلة، وآلية تفاعلها شبكة مرشح المحفز الضوئي على النحو التالي:
مرحلة الامتزاز: يتم امتصاص جزيئات الرائحة أولاً على سطح المحفز الضوئي لتكوين حالة ممتزة. هذه العملية هي عامل مهم يؤثر على كفاءة التفاعل. كلما زادت المواد الممتزة، كلما كان التفاعل أكثر فعالية.
تفاعل الأكسدة:
يمكن أن تتفاعل الألدهيدات (مثل الأسيتالديهيد) مع أنواع الأكسجين النشطة (مثل OH) لتوليد الأحماض أو المواد الوسيطة الأخرى. تعمل تفاعلات الأكسدة الإضافية على تحويل الأحماض إلى ثاني أكسيد الكربون وماء، مما يؤدي في النهاية إلى إطلاق الطاقة.
تفاعل الكحولات:
تخضع الكحوليات (مثل الإيثانول) لتفاعلات نزع الهيدروجين تحت تأثير المحفزات الضوئية لتوليد الألدهيدات، والتي تتحلل بشكل أكبر من خلال مسارات تفاعل الألدهيد المذكورة أعلاه.
شبكة التفاعلات المعقدة:
في التطبيقات العملية، غالبًا ما تتكون جزيئات الرائحة من مركبات متعددة، وتكون عملية التفاعل معقدة نسبيًا. يمكن للمحفزات الضوئية تحليل مصادر الروائح المتعددة بشكل فعال من خلال مسارات أكسدة مختلفة، مما يشكل شبكة تفاعل معقدة.
تتأثر كفاءة تفاعلات التحفيز الضوئي بعدة عوامل، بما في ذلك:
شدة الضوء: تؤثر شدة مصدر الضوء بشكل مباشر على درجة إثارة الإلكترونات، والتي بدورها تؤثر على معدل التفاعل. تعمل شدة الضوء العالية بشكل عام على تحسين كفاءة التفاعل.
خصائص المحفز الضوئي: إن مساحة السطح المحددة، والطور البلوري، وعدد المواقع النشطة للمحفز الضوئي كلها لها تأثير مهم على أدائه الحفاز. تتمتع المحفزات الضوئية النانوية عمومًا بمساحة سطحية محددة أكبر ويمكنها الاتصال بجزيئات الرائحة بشكل أكثر فعالية.
درجة الحرارة والرطوبة: تساعد زيادة درجة الحرارة بشكل عام على زيادة معدل التفاعل، ولكن درجة الحرارة المرتفعة جدًا قد تؤدي إلى تعطيل المحفز الضوئي. عندما تكون الرطوبة معتدلة، يمكن أن تعزز الرطوبة توليد أنواع الأكسجين النشطة، ولكن الرطوبة العالية جدًا قد تمنع التفاعل.
تركيز مكونات الرائحة: التركيزات المختلفة لجزيئات الرائحة لها تأثيرات مختلفة على معدل التفاعل. قد يؤدي التركيز العالي جدًا إلى تشبع المحفز الضوئي، وبالتالي تقليل كفاءة التفاعل.
