Новые многофункциональные фотокатализаторы для приложений в области защиты окружающей среды и здоровья человека. Этап 2 (заключительный)

Целью проекта являлся синтез многофункциональных фотокатализаторов, сочетающих в себе высокую адсорбционную способность и высокую фотокаталитическую активность по отношению к органическим соединения и СО как под действием УФ-излучения, так и под действием видимого света, и их исследование в процессах гетерогенного газофазного окисления опасных ароматических и серо- и хлор-содержащих химических веществ для разработки быстрого и эффективного способа очистки воздуха от опасных примесей. Было разработана методика, основанная на осаждении TiO2 из раствора сульфата титанила при добавлении водного раствора аммиака с последующей термической обработкой на воздухе в диапазоне температур 350–450 °С, которая позволяет получать высокоактивные фотокатализаторы. Для контролируемого синтеза композитных фотокатализаторов был создан программно-аппаратный комплекс «SyntheTiN», позволяющий с использованием пропорционально-интегрально-дифференциального закона регулирования в автоматическом режиме управлять скоростью дозирования реагентов для поддержания ключевых параметров синтеза (например, pH) в заданном диапазоне. Показано, что синтезированные композитные фотокатализаторы обладают активностью не только в УФ-диапазоне, но и в видимой области спектра вплоть до 525 нм, что обусловлено примесным поглощением из-за азота, встроенного в структуру TiO2, поскольку спектры действия полностью коррелируют со спектрами поглощения образцов. Отработаны методики последующей модификации поверхности композитных фотокатализаторов наночастицами металлов путём пропитки фотокатализатора раствором металлоорганического соединения с его фоторазложением под действием излучения, которые позволяют получать высокоактивные фотокатализаторы для очистки воздуха от трудноокисляемых загрязняющих веществ. Показано, что цеолит в составе многофункциональных фотокатализаторов обеспечивает высокий уровень начальной адсорбции загрязнителей данного типа и их быстрое удаление из газовой фазы, а также препятствует интенсивному накоплению промежуточных продуктов в газовой фазе. В свою очередь, наличие металла в составе фотокатализаторов приводит к снижению концентрации СО в качестве конечного продукта окисления и его последующему полному удалению из газовой фазы. За счёт этого многофункциональные фотокатализаторы повышают эффективность очистки воздуха по сравнению с традиционными однокомпонентными фотокатализаторами на основе TiO2.