1。光吸収 ：日光がTiO2などの半導体材料を襲うと、光子からのエネルギーが材料の電子に吸収されます。これにより、電子が励起され、価数帯域から伝導帯に移動し、価電子帯に正の帯電した穴が作成されます。
2。電荷分離 ：興奮した電子と正に帯電した穴は、半導体材料の反対側に移動します。電子は材料の表面に向かって移動し、穴は内部に向かって移動します。
3。水分裂 ：半導体材料の表面では、励起された電子が水分子と反応します。この反応は、水分子を水素イオン（H+）と酸素（O2）に分割します。
4。窒素還元 ：同じ表面では、正に帯電した穴は窒素ガス分子と反応します。この反応は、N2分子の窒素原子間の強い三重結合を破壊し、活性窒素種を形成します。
5。アンモニア層 ：水分割から生成された水素イオンは、反応性窒素種と反応してアンモニアを形成します。この反応は、半導体材料の表面で発生し、アンモニア分子は周囲の環境に放出されます。
光触媒窒素固定プロセスは、半導体材料の種類、材料の表面積、光源の強度、追加の触媒またはプロモーターの存在などのさまざまな要因を制御することにより、最適化できます。この分野での研究は、持続可能なアンモニア生産のためのこの技術の効率と実用的な応用を改善するために継続的です。
