Функциональные материалы, наноматериалы и технологиипо теме:Фотосенсибилизированные нанокристаллические оксиды металлов: синтез и реакционная способность во взаимодействии с газовой фазой

Синтезированы нанокристаллические полупроводниковые матрицы: ZnO с размером кристаллитов 15 - 2 нм и удельной поверхностью 30 - 5 м²/г, SnO₂ и SnO₂(Sb) с размером кристаллитов 4 - 1 нм и удельной поверхностью 70 - 5 м²/г, In₂O₃ с размером кристаллитов 7 - 1 нм и удельной поверхностью 30 - 5 м²/г. Синтезированы фотосенсибилизаторы: квантовые точки InP и наночастицы Au, Ag, Ag/Au с эффектом поверхностного плазмонного резонанса. Разработана методика иммобилизации фотосенсибилизаторов на поверхности полупроводниковых матриц. Синтезированы фоточувствительные нанокомпозиты на основе полупроводниковых матриц и фотосенсибилизаторов. Проведен систематический анализ фазового и элементного состава, кристаллической структуры, состава поверхности и электрофизических свойств полученных материалов в зависимости от условий получения. Проведено систематическое исследование активных центров на поверхности сенсибилизированных материалов: адсорбированных форм кислорода, молекулярной воды и гидроксильных групп. Изучено влияние светового облучения на электрофизические свойства сенсибилизированных нанокомпозитов в атмосфере чистого воздуха и в присутствии газов - основных загрязнителей воздуха. Определены сенсорные свойства нанокомпозитов в условиях светового облучения при комнатной температуре и при термическом нагреве. Микроструктура образцов исследована методами электронной микроскопии высокого разрешения и низкотемпературной адсорбции азота. Оптические свойства фотосенсибилизаторов изучены методом спектроскопии поглощения в видимом диапазоне. Элементный состав нанокомпозитов определен методом рентгенофлуоресцентного анализа. Распределение сенсибилизаторов в полупроводниковых матрицах изучали методами высокоугловой темнопольной сканирующей просвечивающей электронной микроскопии и энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа. Степень окисления серебра в нанокомпозитах исследована методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Впервые изучены фотоэлектрические свойства синтезированных полупроводниковых матриц и нанокомпозитов. Для всех полупроводниковых оксидов в нанокристаллическом состоянии обнаружено слабое увеличение проводимости при облучении зеленым светом (λ = 535 нм, Е = 2,3 эВ). Увеличение электропроводности нанокристаллических оксидов под действием зеленого света может быть обусловлено наличием глубоких акцепторных уровней в запрещенной зоне. Основным механизмом увеличения электропроводности сенсибилизированных нанокомпозитов под действием излучения видимого диапазона спектра является фотодесорбция кислорода, стимулированная переносом зарядов из фотосенсибилизатора в полупроводниковую матрицу. Впервые исследованы сенсорные свойства нанокомпозитов при детектировании NO₂, H₂S, H₂, CO и NH₃ при комнатной температуре в условиях подсветки светом видимого диапазона: синим (λ = 470 нм), зеленым (λ = 530 нм) или красным (λ = 630 нм). Проведенные исследования сенсорных свойств сенсибилизированных материалов показали, что они могут быть успешно использованы для детектирования газов-окислителей в условиях облучения источником излучения видимого диапазона спектра при комнатной температуре без нагрева.