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Der Haber-Bosch-Prozess ist ein Grundpfeiler im Bereich der Ammoniakproduktion und stellt einen entscheidenden Fortschritt in der industriellen Chemie dar. Dieses Verfahren, das im frühen 20. Jahrhundert entwickelt wurde, revolutioniert die Landwirtschaft und ermöglicht die Massenproduktion von Düngemitteln. Während die Welt nach nachhaltiger Energie und Umweltschutz strebt, gewinnen alternative Methoden wie die Foto-/Fotoelektrokatalytische Stickstoffreduktionsreaktion (NRR) zunehmend an Bedeutung. Durch die Nutzung von Sonnenlicht, Elektrizität oder einer Kombination aus beidem versprechen diese Ansätze eine nachhaltige Ammoniakproduktion mit erneuerbaren Energiequellen und innovativen Materialien. Forscher versuchen, die zugrunde liegenden Prinzipien, Mechanismen und Fortschritte dieser Methoden zu verstehen, um die Herausforderungen zu überwinden und deren Effektivität zu optimieren. Diese Forschung ist ein Schritt hin zu nachhaltiger Energie und Landwirtschaft und bietet einen umweltfreundlicheren und effizienteren Weg nach vorne. Diese Übersicht betrachtet die Fortschritte in der nachhaltigen Ammoniakproduktion, insbesondere durch foto- und fotoelektrokatalytische NRRs. Sie untersucht die Hürden bei der Umsetzung dieser Methoden und bietet einen Überblick über die Grundlagen der Stickstofffixierung sowie einen Vergleich der aktuellen Mechanismen. Darüber hinaus werden thermodynamische, theoretische und rechnerische Studien zu diesen Prozessen zusammengefasst. Verschiedene Fotokatalysatoren und Fotoelektrokatalysatoren, die für die Ammoniakproduktion verwendet werden, werden ebenfalls vorgestellt.
Ješić et al. (Sun,) haben diese Frage untersucht.