Разработка и исследование энергоэффективных экологичных каталитических структур на основе нанокристаллических оксидов металлов, функционирующих при освещении в видимом диапазоне света

Проект направлен на разработку весьма актуальных энергосберегающих функциональных материалов нового поколения, на поверхности которых происходит деструкция токсичных примесей, вирусов и бактерий под действием освещения в видимом диапазоне света, продолжающаяся и после прекращения светового воздействия. В предлагаемых структурах будут устранены имеющиеся на сегодняшний день недостатки фотокатализаторов на основе оксидов металлов, связанные в первую очередь с необходимостью непрерывного освещения в видимом диапазоне и низкой скоростью фотокатализа, либо требующие фотовоздействия в ультрафиолетовом диапазоне и характеризующиеся деградацией каталитических свойств при хранении. Аналогов заявляемым фотокаталитическим системам не существует. Разрабатываемые наносистемы будут предназначены, в первую очередь, для применения в сферах экологии (очистка окружающей среды), медицины и быта (самостерилизация различных поверхностей).Выбор нанокристаллических оксидов металлов в качестве исходного материала обусловлен присущими им уникальными свойствами, в частности, наличием чрезвычайно развитой удельной поверхности, доступной для взаимодействия с молекулами окружающей среды. Таким образом, с одной стороны, на поверхности в достаточном количестве присутствуют молекулы кислорода и воды – «сырье» для образования радикалов под действием освещения, а с другой стороны, обеспечивается хороший контакт с веществами, загрязняющими атмосферу, вирусами и бактериями. В рамках междисциплинарного подхода при выполнении проекта будет реализовано комплексное и целенаправленное исследование структурных и оптоэлектронных свойств разработанных фотокатализаторов с использованием уникальных методов, на основе спектроскопии электронного парамагнитного резонанса и метода молекулярных люминесцентных зондов, для получения всей необходимой информации о взаимосвязи морфологии образцов, их химического состава, природы и концентрации радикалов, отвечающих за эффективность окислительно-восстановительных реакций, и механизмов протекающих в них фотоэлектронных процессов. Это позволит целенаправленно оптимизировать параметры формирования катализаторов и создать лабораторные образцы материалов с требуемыми характеристиками.