ФОТОКАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР, РЕАЛИЗУЮЩИХ Z-СХЕМУ ФОТОВОЗБУЖДЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ЗАРЯДОВ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ВИДИМЫМ СВЕТОМ (заключительный)

Целью проекта является создание фотокатализаторов, активных под действием видимого света, на основе полупроводниковых гетероструктур, реализующих Z-схему фотовозбуждения и разделения зарядов. Для достижения поставленной цели проекта решались следующие задачи: 1. Направленный синтез гетероструктур и их компонентов различными методами химического синтеза. 2. Характеризация синтезированных гетероструктур и их компонентов методами физико-химического анализа для установления их состава, ионно-атомарных состояний, кристаллической и электронной структуры, размера частиц и морфологии поверхности и гетеропереходов. 3. Исследование фотофизических свойств сформированных гетероструктур методами спектроскопии поглощения и диффузного отражения, импеданс-спектроскопии, вольт-амперометрии. 4. Исследование спектральных зависимостей активности гетероструктурных фотокатализаторов в тестовых реакциях и их сопоставление со спектральными зависимостями активности отдельных компонентов. 5. Квантово-химическое моделирование электронной структуры гетероструктур и их компонентов. В результате выполнения проекта были разработаны методы послойного формирования планарных гетероструктур на основе полупроводниковых фотоактивных материалов, эффективно поглощающих видимый свет, определены компоненты гетероструктур, способных к реализации Z-схемы фотовозбуждения и разделения зарядов. Основным результатом мирового уровня является демонстрация реализации Z-схемы фотовозбуждения и разделения зарядов в фотоэлектрохимических планарных гетероструктурах CdS/WO3/TiO2, CuBi2O4/BiVO4, BiVO4/CuBi2O4, CuBi2O4/BiVO4/TiO2, BiVO4/CuBi2O4/TiO2 за счет целенаправленного послойного конструирования гетероструктур, обеспечивающего достоверность сделанного вывода. Впервые показано изменение направления переноса заряда в гетероструктурах CuBi2O4/BiVO4 и BiVO4/CuBi2O4 в зависимости от длины волны возбуждающего света. Впервые для гетероструктуры BiVO4/TiO2 проведены систематические исследования зависимости фотоактивности от концентрации и типа допантов, Sc, Nb и Al. Достигнутые результаты исследования находятся на передовом мировом уровне.