Разработка оптически прозрачных фоточувствительных полимерных материалов наноструктурированного полититаноксида в органических полимерных матрицах для создания новых фотокатализаторов и самоочищающихся покрытий с переключаемым режимом смачивания

Проект направлен на разработку ресурсосберегающих экологически чистых новых высокоэффективных фотокатализаторов на основе высокодисперсного диоксида титана и наноразмерного полититаноксида в составе оптически прозрачных гибридных полимерных нанокомпозитов, допированных наночастицами золота или серебра. Для достижения поставленных целей будет применено несколько подходов. С одной стороны, будут созданы энергосберегающие способы легирования порошкообразного TiO2, в том числе в составе полимерных материалов, наночастицами золота и серебра. Последние позволят задействовать в фотоэффектах TiO2 – одноэлктронном переходе Ti(4+) + e(-) <-> Ti(3+) не только ультрафиолетовое, но и видимое солнечное излучение, что приведет к увеличению активности систем. С другой стороны, в рамках реализации проекта будет решаться фундаментальная задача одного из актуальных направлений химии полимеров – получения полимерных нанокомпозитов c регулируемым комплексом свойств. Для этого будут синтезированы новые оптически прозрачные органо-неорганические сополимеры на базе традиционных акриловых и метакриловых мономеров и алкоксидов титана комбинацией «in one pot reaction» двух принципиально различных по механизму процессов синтеза полимеров – поликонденсации и радикальной полимеризации, в которых в процессе синтеза полититаноксид самоорганизуется в наноструктуры анатазного типа, равномерно распределенные по объему полимерной матрицы. Будет произведена модификация полититаноксида внутри материалов наночастицами золота и серебра, сформированными из соответствующих прекурсоров. При этом также ожидается усиление фотоактивности материалов за счет поглощения ими не только УФ-, но и видимого излучения. В проекте будут выполнены исследования, направленные на выявление закономерностей синтеза и регулирование комплекса свойств гибридных материалов: изучение структуры, топографии поверхности, оптических, фотохромных, фотокаталитических, физико-механических, теплофизических, антибактериальных свойств с целью увеличения эффективности их работы в качестве фотокатализаторов превращения органических соединений (например, фенола, нитрофенола, азо-красителей). Комплексный подход позволит получить материалы широкого спектра действия – от фотокаталитического разложения органических загрязнителей окружающей среды до обезвреживания патологических бактерий при воздействии естественного солнечного излучения. Кроме того, результаты проекта позволят разработать новые ресурсосберегающие самоочищающиеся покрытия, в которых реализуется два принципа очистки – фотоиндуцированное переключение режимов смачивания и фотокталитическое разложение загрязнителей на поверхности. Совокупность полученных результатов обеспечит получение оптически прозрачных органо-неорганических самоочищающихся материалов, способных к реализации переключаемого режима смачивания поверхности, фотокаталтитическому разложению загрязнителей и проявляющих антибактериальные свойства.