Лазерный синтез наночастиц на основе оксидов титана, висмута и цинка и их применение в фотокатализе

Объектами исследования являются фотокатализаторы на основе сложных оксидов в системе Bi-Ti, Bi-Si с различным стехиометрическим соотношением элементов, композитов/гетероструктур, оксигалогениды висмута BixOyXz (где X= Cl, Br, I) и композиты на основе ZnO модифицированного наночатсицами Au с различной концентрацией модификатора. Цель работы – разработка методик направленного лазерного синтеза сложных наноразмерных систем на основе оксидов кремния, титана, висмута и цинка для эффективного фотокаталитического разложения органических соединений. В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: Разработана методика лазерного синтеза сложных оксидов в системе Bi-Ti с стехиометрическим и нестехиометрическим соотношением Bi:Ti, основанная на импульсной лазерной абляции в воде, а также на пост-воздействии лазерного излучения и продувки инертным газом для получения определенного фазового состава. Разработана методика лазерного синтеза сложных оксидов в системе Bi-Si при использовании нестехиометрических соотношений Bi:Si, включающая в себя дополнительную лазерную обработку коллоидных растворов и температурный отжиг порошков для формирование композитных НЧ состава Bi2SiO5 / Bi12SiO20. Разработана методика полностью лазерного синтеза оксигалогенидов висмута (BixOyXz; X = Cl, Br, I), включающая лазерную абляцию металлического висмута в среде галогенсодержащих прекурсоров (солей KX) с последующей дополнительной лазерной обработкой полученного коллоида сфокусированным лучом в плазменном режиме. Разработана методика лазерного синтеза композитов ZnO-Au при смешивании индивидуальных коллоидных растворов с варьированием содержания Au (от 0,1 до 1 масс %), и пост-воздействия в виде продувки воздушной смесью для создания определенного фазового состава нанокомпозитов ZnO-Au. Полученные материалы показывают повышенную фотокаталитическую активность и стабильность в процессах фотокаталитического разложения красителя Родамина Б, устойчивого ароматического загрязнителя Фенола, а также антибиотика широкого спектра действия Тетрациклина при LED облучении, как в ближнем УФ, так и в видимой области спектра. Представленные в работе данные могут быть использованы как для расширения фундаментальных знаний при создании композиционных материалов на основе простых и сложных оксидов с заданными свойствами, также полученные данные могут лечь в основу разработок материалов для создания устройств фотокаталитичсекой очистки воды и воздуха, фотокаталитического получения водорода, самоочищающихся покрытий и устройств нанофотоники.