Fotokatalysatoren sind Materialien, die chemische Reaktionen unter Lichteinwirkung beschleunigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Sie spielen eine entscheidende Rolle in verschiedenen Anwendungen wie der Wasseraufbereitung, Luftreinigung und der Herstellung von Wasserstoff durch die Spaltung von Wasser.

Ein klassisches Beispiel für einen Fotokatalysator ist TiO2 (Titandioxid). TiO2 hat den Vorteil, dass es sehr stabil und nicht toxisch ist, was es für viele Umgebungen geeignet macht. Allerdings hat es den Nachteil, dass es vor allem UV-Licht absorbiert, was seinen Einsatz unter Sonnenlicht einschränkt, da dieses nur einen kleinen Teil des gesamten Sonnenspektrums ausmacht.

Ein fortschrittliches Konzept im Bereich der Fotokatalyse sind heterogene Photokatalysatoren. Diese bestehen aus verschiedenen Materialkombinationen, die zusammenarbeiten, um die Effizienz der Lichtabsorption und der chemischen Reaktionen zu verbessern. Ein Beispiel hierfür ist der Schwefel-dotierte Bi₂O₃/MnO₂ Z-Schema-Heterojunktions-Fotokatalysator. Diese Struktur nutzt die Vorteile beider Materialien und ermöglicht somit eine effizientere Nutzung von Licht im sichtbaren Bereich.

In der Zukunft wird die Erforschung neuer Materialien und Kombinationen von großer Bedeutung sein, um effizientere und kostengünstigere Fotokatalysatoren zu entwickeln. Dabei spielen auch nachhaltige und umweltfreundliche Materialien eine immer wichtigere Rolle.