Исследование катализаторов и механизма фотокаталитического выделения водорода под действием излучения видимого диапазона

Цель проекта - создание эффективных фотокатализаторов на основе Cd₁₋ₓZnₓS с нанесенными переходными металлами для получения водорода с использованием излучения видимого диапазона и изучение механизма данного процесса. Будут синтезированы и исследованы комплексом физико-химических методов (РФА, РФЭС, низкотемпературной адсорбции азота, электронной спектроскопии диффузного отражения, ПЭМ) фотокатализаторы Cd₁₋ₓZnₓS и Cd₁₋ₓZnₓS/Zn(OH)₂, допированные Ni, Cu, Mo, Pt, Pd и Au в разных формах. Полученные зависимости между каталитическими свойствами синтезированных фотокатализаторов и их физико-химическими характеристиками позволят в дальнейшем предсказывать свойства фотокатализаторов выделения водорода под видимым светом.По итогам работы в 2017 г. была исследована трансформация наиболее активных полупроводниковых фотокатализаторов в реакции выделения водорода из водных растворов органических и неорганических доноров электронов. Показано, что в ряде случаев фотокатализатор в ходе выделения водорода подвергается различным трансформациям, причем конечное состояние активного компонента не зависит от его начальной формы. Долговременные эксперименты по изучению стабильности фотокатализаторов показали, что основной причиной дезактивации фотокатализаторов в случае использования органических доноров электронов дезактивация наблюдается из-за частичного растворения сульфида кадмия с образованием карбоната кадмия, в то время как в случае использования в качестве доноров электронов системы Na₂S/Na₂SO₃ дезактивация идет за счет укрупнения наночастиц Cd₁₋ₓZnₓS. Впервые для органических и неорганических субстратов были предложены механизмы и найдены уравнения зависимости скорости фотокаталитического выделения водорода от концентрации реагентов, учитывающие влияние кислотности среды.