Развитие принципов искусственного фотосинтеза в видимой области спектра с использованием массивов плазмонных наночастиц

Объект исследования – фотокаталитические системы, обеспечивающие течение химических реакций в видимой области спектра.Цель работы – сокращение выбросов CO2 в атмосферу за счет способа конверсии CO2 в органическое топливо, например, метанол, который основан на использовании источника возобновляемой энергии – солнечного света. Научная значимость проекта состоит в развитии принципов создания гибридной фотокаталитической платформы, работающей в видимой области спектра, ориентированной на различное использование, в частности, для гетерогенной фотокаталитической конверсии CO2 в органическое топливо, но также для очистки воды от органических загрязнений, для получения водорода и кислорода разложением воды, для дожигания выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и др. Массивы наночастиц металлов характеризуются активным взаимодействием с электромагнитным излучением (например, фотонами) за счет возбуждения локализованного поверхностного плазмонного резонанса (ЛППР). На резонансных частотах это взаимодействие света с веществом приводит к появлению эффекта усиления электрических полей на поверхности наночастиц. Эти поля приводят к увеличению энергии электронов, делая их «горячими», которые могут индуцировать фотохимические превращения. Предполагается два механизма реакций: управляемый фононами, состоящий в индуцированном нагреве наноструктуры светом и управляемый носителями заряда, состоящий в переносе сгенерированных горячих носителей заряда из оптически возбужденных наночастиц к молекулам реагента, адсорбированным на поверхности наночастиц.