Новые плазмонные материалы для светоиндуцированного расщепления воды на основе фотонных кристаллов, полученных методом анодирования

Водород является многообещающим альтернативным возобновляемым топливом для удовлетворения растущих мировых потребностей в энергии. В настоящее время существует множество методов промышленного производства водорода такие как производство водорода из мусора, этанола, металлургического шлака, биомассы. Отдельный интерес представляют методы расщепления воды для получения чистого водорода, к которым относят электролиз, пиролиз, радиолиз, фотоэлектрохимическое расщепление и др. Данный проект посвящен разработке нового плазмонного фотокаталитического материала, чувствительного к солнечному свету, для фотоэлектрохимического расщепления воды, что позволит повысить эффективность процесса получения чистого водорода. Основная идея заключается в усилении абсорбционных свойств наноструктурированного оксида титана за счёт возбуждения на его поверхности широкополосного таммовского плазмон-поляритона. Это должно привести к усилению возникающего фототока окисления и увеличению эффективности выделения водорода. Среди всех полупроводниковых материалов диоксид титана является предпочтительным выбором в качестве материала фотоэлектрода для ФЭХ приложений благодаря своей замечательной фотостабильности, нетоксичности и низкой стоимости. В последнее время одномерный наноструктурированный TiO2, такой как наностержень, нанопроволока и нанотрубка, привлек значительное внимание из-за его удержания света, эффективного разделения зарядов и свойств высокой подвижности носителей, которые полезны для повышения производительности ФЭХ расщепления воды. Новизна проекта определяется тем, что впервые будет разработана методика синтеза анодного фотонного кристалла с модулированными по ширине порами из TiO2 и исследованы его спектральные и фотокаталитические свойства. Кроме того, элементом новизны является предложение использовать широкополосный таммовский плазмон поляритон для усиления абсорбционных характеристик изготовленного фотоэлектрода. В рамках проекта также будут разработаны математические модели для описания и предсказания спектральных свойств полученных фотонных кристаллов в зависимости от параметров синтеза.