Πώς το ηλιακό φως ενεργοποιεί τα ηλεκτρόνια για να σπάσει το άζωτο και να σχηματίσει αμμωνία
1. απορρόφηση φωτός :Όταν το ηλιακό φως χτυπά το υλικό ημιαγωγού, όπως το TiO2, η ενέργεια από τα φωτόνια απορροφάται από τα ηλεκτρόνια του υλικού. Αυτό αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να ενθουσιαστούν και να μετακινηθούν από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας, δημιουργώντας μια θετικά φορτισμένη τρύπα στη ζώνη σθένους.
2. Διαχωρισμός φόρτισης :Τα διεγερμένα ηλεκτρόνια και οι θετικά φορτισμένες τρύπες μεταναστεύουν σε αντίθετες πλευρές του υλικού ημιαγωγού. Τα ηλεκτρόνια κινούνται προς την επιφάνεια του υλικού, ενώ οι τρύπες κινούνται προς το εσωτερικό.
3. Διαχωρισμός νερού :Στην επιφάνεια του υλικού ημιαγωγού, τα διεγερμένα ηλεκτρόνια αντιδρούν με μόρια νερού. Αυτή η αντίδραση χωρίζει τα μόρια του νερού σε ιόντα υδρογόνου (Η+) και οξυγόνο (Ο2).
4. Μείωση αζώτου :Στην ίδια επιφάνεια, οι θετικά φορτισμένες οπές αντιδρούν με μόρια αερίου αζώτου. Αυτή η αντίδραση σπάει τον ισχυρό τριπλό δεσμό μεταξύ ατόμων αζώτου στο μόριο Ν2, σχηματίζοντας αντιδραστικά είδη αζώτου.
5. σχηματισμός αμμωνίας :Τα ιόντα υδρογόνου που παράγονται από τη διάσπαση του νερού αντιδρούν με τα αντιδραστικά είδη αζώτου για να σχηματίσουν αμμωνία. Αυτή η αντίδραση εμφανίζεται στην επιφάνεια του υλικού ημιαγωγού και τα μόρια αμμωνίας απελευθερώνονται στο περιβάλλον.
Η διαδικασία σταθεροποίησης του φωτοκαταλυτικού αζώτου μπορεί να βελτιστοποιηθεί ελέγχοντας διάφορους παράγοντες όπως ο τύπος του υλικού ημιαγωγού, η επιφάνεια του υλικού, η ένταση της πηγής φωτός και η παρουσία πρόσθετων καταλυτών ή προαγωγών. Η έρευνα στον τομέα αυτό συνεχίζεται για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και των πρακτικών εφαρμογών αυτής της τεχνολογίας για την παραγωγή βιώσιμης αμμωνίας.
