1. 광 흡수 :햇빛이 TIO2와 같은 반도체 재료에 부딪 치면 광자로부터의 에너지는 재료의 전자에 의해 흡수됩니다. 이로 인해 전자가 흥분되고 원자가 밴드에서 전도 밴드로 이동하여 원자가 밴드에 긍정적으로 하전 된 구멍을 만듭니다.
2. 전하 분리 :여기 전자 및 양으로 하전 된 구멍은 반도체 재료의 반대쪽으로 이동합니다. 전자는 재료의 표면쪽으로 이동하고 구멍은 내부를 향해 움직입니다.
3. 물 분할 :반도체 재료의 표면에서, 여기 전자는 물 분자와 반응한다. 이 반응은 수 분자를 수소 이온 (H+) 및 산소 (O2)로 나눕니다.
4. 질소 감소 :동일한 표면에서, 양으로 하전 된 구멍은 질소 가스 분자와 반응합니다. 이 반응은 N2 분자의 질소 원자 사이의 강한 트리플 결합을 중단시켜 반응성 질소 종을 형성한다.
5. 암모니아 형성 :물 분할로부터 생성 된 수소 이온은 반응성 질소 종과 반응하여 암모니아를 형성한다. 이 반응은 반도체 물질의 표면에서 발생하며 암모니아 분자는 주변 환경으로 방출됩니다.
광촉매 질소 고정 공정은 반도체 재료의 유형, 물질의 표면적, 광원의 강도 및 추가 촉매 또는 프로모터의 존재와 같은 다양한 요인을 제어함으로써 최적화 될 수있다. 이 분야의 연구는 지속 가능한 암모니아 생산을위한이 기술의 효율성과 실용성을 향상시키기위한 진행 중입니다.
