1. Absorción de luz :Cuando la luz solar incide sobre el material semiconductor, como el TiO2, la energía de los fotones es absorbida por los electrones del material. Esto hace que los electrones se exciten y se muevan de la banda de valencia a la banda de conducción, creando un hueco cargado positivamente en la banda de valencia.
2. Separación de carga :Los electrones excitados y los huecos cargados positivamente migran a lados opuestos del material semiconductor. Los electrones se mueven hacia la superficie del material, mientras que los huecos se mueven hacia el interior.
3. División del agua :En la superficie del material semiconductor, los electrones excitados reaccionan con las moléculas de agua. Esta reacción divide las moléculas de agua en iones de hidrógeno (H+) y oxígeno (O2).
4. Reducción de nitrógeno :En la misma superficie, los agujeros cargados positivamente reaccionan con las moléculas de gas nitrógeno. Esta reacción rompe el fuerte triple enlace entre los átomos de nitrógeno en la molécula de N2, formando especies reactivas de nitrógeno.
5. Formación de amoníaco :Los iones de hidrógeno producidos por la división del agua reaccionan con las especies reactivas de nitrógeno para formar amoníaco. Esta reacción ocurre en la superficie del material semiconductor y las moléculas de amoníaco se liberan al entorno circundante.
El proceso de fijación de nitrógeno fotocatalítico se puede optimizar controlando varios factores como el tipo de material semiconductor, el área de superficie del material, la intensidad de la fuente de luz y la presencia de catalizadores o promotores adicionales. Se están realizando investigaciones en esta área para mejorar la eficiencia y las aplicaciones prácticas de esta tecnología para la producción sostenible de amoníaco.
