光催化固氮的原理

发布时间：2025-10-09 | 来源：互联网转载和整理

半导体材料的光催化固氮是最前沿的研究热点之一。氨气是地球氮循环过程中氮气向蛋白质和肥料转变的重要中间体。哈伯-博施固氮方法的反应条件严苛，需高温高压，能源消耗巨大，且污染环境。所以利用太阳能光催化技术来固氮生成氨气被国内外一些科学家认为是化学界的“圣杯”反应之一。

光催化过程能在温和条件下将N2还原为NH3，为更安全、清洁、可持续的NH3生产提供了一条无碳化道路。

早在1977年Schrauzer和Guth已证实在TiO2上N2可以发生光还原。

随后也有科学家进行了一系列相关的研究，但对TiO2表面光固氮现象的认识一直得不到统一。

2017年日本研究小组报道了富含氧空位的二氧化钛在紫外光照射下可以在温和条件下光催化N2还原生成氨，为TiO2光催化固氮提供了实验证据，但具体的微观机理尚不清楚。