Новые методы синтеза и исследование фотокаталитических свойств полупроводниковых материалов на основе нитридов углерода, допированных ионами щелочных металлов

Объектами исследования являлись фотокатализаторы на основе графитоподобного нитрида углерода, полигептазинимидов и политриазинимидов щелочных металлов. В ходе выполнения работ по проекту было исследовано влияние параметров синтеза полигептазинимидов (ПГИ) и политриазинимидов (ПТИ) щелочных металлов, полученных термолизом меламина в расплаве как индивидуальных хлоридов щелочных металлов (LiCl, KCl, NaCl), так и смесей хлоридов (LiCl-KCl, LiCl-NaCl), на фазовый состав продуктов реакции. Был определен механизм формирования ПГИ и ПТИ в расплавах хлоридов щелочных металлов. Так как термолиз меламина приводит к формированию продуктов смешенного фазового состава (ПТИ/ПГИ), для получения однофазных образцов ПГИ лития, натрия и калия был предложен метод, заключающийся в обработке в расплаве хлоридов щелочных металлов предварительно поликонденсированного графитоподобного нитрида углерода. Продемонстрировано, что за счет гептазиновой структуры g-C3N4 происходит формирование однофазного ПГИ, без примеси ПТИ. Исследование зонной структуры однофазных полигептазинимидов щелочных металлов показало, что ширина запрещенной зоны полученных соединений монотонно убывает в ряду Li-Na-K, тогда как положение зоны проводимости незначительно зависит от химического состава. Измеренные значения потенциала зоны проводимости указывают на высокий восстановительный потенциал фотогенерированных электронов, что делает полученные материалы перспективными в реакциях фотокаталитического восстановления. Изучение активности синтезированных фотокатализаторов показало, что однофазные образцы ПГИ и композитные образцы ПГИ/ПТИ, полученные термолизом меламина в расплаве хлоридов щелочных металлов, обладают высокой активностью в реакции фотокаталитического образования пероксида водорода. При этом в случае образцов смешенного состава увеличение фотокаталитической активности напрямую коррелирует с увеличением содержания ПГИ, а среди однофазных ПГИ наиболее высокую активность продемонстрировал полигептазинимид калия за счет большего поглощения электромагнитного излучения в оптическом диапазоне.