Создание перспективных катализаторов на основе гибридных наночастиц, сочетающих полупроводниковые и плазмонные свойства, для фоторазложения органических загрязнителей воды

Актуальность. Фотокатализ является одним из важнейших направлений в практическом приложении современной науки. Фотокатализаторы служат альтернативой общепринятым подходам очистки сточных вод и очень эффективны благодаря протеканию реакции деградации органических веществ в мягких условиях до безвредных продуктов (СО2 и Н2О), простоте аппаратного оформления и экономичности. Цель работы – создание новых перспективных нанофотокатализаторов на основе NiFe2O4, функционализированного плазмонными частицами золота, посредством разработки оригинальных методов направленного синтеза, позволяющих тонко регулировать химический состав, размер, морфологию и функциональные свойства продуктов. Основные полученные результаты: Разработаны новые экспериментальные методы (анионообменное и борогидридное осаждение), проведено математическое моделирование и подобраны оптимальные условия получения наночастиц феррита никеля, отличающихся морфологией, размерами, поверхностными свойствами и магнитным поведением. На основе полученных магнитных ядер в результате одностадийного восстановления золота метионином синтезирован гибридный материал NiFe2O4/Au, представляющий собой как наночастицы феррита, инкрустированные зародышами золота размером 0.5–7 нм, так и структуры типа ферритное ядро-золотая оболочка размером 260 ± 60 нм. Методом восстановления золота гидроксиламином на поверхности феррита никеля, модифицированного полиэтиленимином и зародышами золота, получен материал NiFe2O4-ПЭИ-Au, состоящий из наночастиц феррита никеля с медианным размером 13,7 нм, инкрустированных наночастицами золота размером 4±0,5 нм. Изучена фотокаталитическая активность всех полученных материалов, подобранные нами составы обеспечивают 90% деградацию красителя кристаллического фиолетового за 150 минут, что связано с расширением зоны поглощения и снижением скорости процессов электрон-дырочной рекомбинации.