Нанокомпозитные полупроводниковые материалы для фотокаталитического получения молекулярного водорода и пероксида водорода из воды под действием света. Этап 2 (заключительный)

Фотокаталитическое разложение воды под действием солнечного света представляется идеальным решением энергетической проблемы, так как с использованием возобновляемой энергии солнечного света можно осуществить разложение чистой воды, не содержащей каких-либо доноров электронов, с образованием двух ценных продуктов (H2 и H2O2), которые находятся в разных фазах (газовой и жидкой) и не требуют специальных процедур разделения. Исследованию данного процесса и посвящён выполняемый проект. Основным объектом исследования во второй год реализации проекта являлся фотокатализатор на основе TiO2, допированного азотом (TiO2-N). В дополнение к TiO2-N объектами исследования во второй год являлись гетероструктурные композиции на основе диоксида титана, допированного азотом, и оксосоединений W и Bi (WO3 и Bi2WO6). Данные материалы были выбраны исходя из возможности поглощения света в видимом диапазоне спектра для осуществления процесса под действием видимого света и возможности создания гетероперехода. С использованием методов осаждения и гидротермальной обработки синтезированы гетероструктурные композиции на основе азот-допированного TiO2 (TiO2-N) и узкозонных оксидных полупроводников (WO3, Bi2WO6), которые могут поглощать излучение видимого диапазона. Показано, что в данных композициях возможно пространственное и энергетическое разделение фотогенерированных носителей зарядов, что в случае с Bi2WO6 приводит к снижению деградации азотных центров в TiO2-N под действием излучения высокой мощности. Исследованы кинетические закономерности разложения воды под действием света с использованием синтезированных фотокатализаторов. Показано влияние типа металла на маршрут протекания данной реакции. В случае Pt удается достичь образования большого количества перекисных соединений (на начальных этапах наблюдается стехиометрическое образование молекулярного водорода и перекисных соединений), тогда как Cu способствуют их разложению.