1. Absorption de la lumière :Lorsque la lumière du soleil frappe le matériau semi-conducteur, tel que le TiO2, l'énergie des photons est absorbée par les électrons du matériau. Cela provoque l’excitation des électrons et leur déplacement de la bande de valence vers la bande de conduction, créant ainsi un trou chargé positivement dans la bande de valence.
2. Séparation des charges :Les électrons excités et les trous chargés positivement migrent vers les côtés opposés du matériau semi-conducteur. Les électrons se déplacent vers la surface du matériau, tandis que les trous se déplacent vers l'intérieur.
3. Partage de l'eau :A la surface du matériau semi-conducteur, les électrons excités réagissent avec les molécules d'eau. Cette réaction divise les molécules d’eau en ions hydrogène (H+) et oxygène (O2).
4. Réduction de l'azote :Sur la même surface, les trous chargés positivement réagissent avec les molécules d'azote gazeux. Cette réaction rompt la forte triple liaison entre les atomes d’azote dans la molécule N2, formant ainsi des espèces réactives d’azote.
5. Formation d'ammoniac :Les ions hydrogène produits par la division de l'eau réagissent avec les espèces réactives de l'azote pour former de l'ammoniac. Cette réaction se produit à la surface du matériau semi-conducteur et les molécules d’ammoniac sont libérées dans le milieu environnant.
Le processus de fixation photocatalytique de l'azote peut être optimisé en contrôlant divers facteurs tels que le type de matériau semi-conducteur, la surface du matériau, l'intensité de la source lumineuse et la présence de catalyseurs ou promoteurs supplémentaires. Des recherches dans ce domaine sont en cours pour améliorer l’efficacité et les applications pratiques de cette technologie pour la production durable d’ammoniac.
