ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ по теме: КОМПОЗИТЫ И ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ BN ДЛЯ ВЫСОЭФФЕКТИВНЫХ ФОТОКАТАЛИЗАТОРОВ И ФОТОДЕТЕКТОРОВ (промежуточный, этап 2)

Объектом исследования являются двумерные двух- и трехкомпонентные гетероструктуры, состоящие из широкозонного полупроводника (h-BN или h-BNС) и узкозонного полупроводника (MoS2, WS2, ферригидрит или фталоцианиновые комплексы) и их фотокаталитическая активность в реакциях восстановления углекислого газа и окисления устойчивых органических примесей в водных растворах. Предметом исследования является дизайн гетероструктур: состав и последовательность слоев широкозонных и узкозонных полупроводников, а также методы их формирования и влияние их атомной и электронной структуры на спектральную фотокаталитическую активность. Целью проекта является разработка перспективных наноматериалов на основе гексагонального нитрида бора для фотокатализаторов (российский научный коллектив) и фотодетекторов (зарубежный научный коллектив). В процессе работы проводились исследования по синтезу 2D гетероструктур на основе гексагонального нитрида бора и дисульфида молибдена. Экспериментальными и теоретическими методами изучалось влияние содержания кислорода в подложке (h-BNxOy) и дисульфиде молибдена (MoSxOy) на ширину запрещенной зоны этих материалов и фотокаталитическую активность гетероструктур в реакции фотокаталитического разложения метиленового синего (МС), выбранного в качестве модельного органического загрязнителя. В результате исследования разработан новый метод синтеза гетероструктур MoSxOy/BNxOy, позволяющий контролировать уровень допирования кислородом материалов в гетероструктурах. Теоретическими методами определен оптимальный уровень допирования для фотокаталитической деградации МС и синтезированы гетероструктуры MoSxOy/BNxOy, с оптимальным содержанием кислорода. Фотокаталитическая активность этих гетероструктур в 10-100 раз выше, чем у аналогичных материалов того же класса (не содержащих благородных металлов).