Новые композитные полупроводниковые материалы для эффективного фотокаталитического окисления ароматических соединений под излучением УФ- и видимого диапазонов

Разработка активных и стабильных фотокатализаторов для разложения летучих органических соединений при использовании света видимого диапазона важна для эффективного использования энергии солнечного света и защиты окружающей среды. Поскольку наиболее распространённый и подходящий для процессов окисления диоксид титана в структуре анатаз активен только под УФ-излучением, постоянно ведутся научные поиски путей по сенсибилизации его к видимому свету. Известно, что диоксид титана, допированный азотом, обладает высокой активностью под видимым светом по сравнению с модифицированным плазмонными металлами диоксидом титана, но вместе с этим он обладает относительно низкой стабильностью активности из-за постепенного разложения форм азота под воздействием мощного излучения. Наравне с ограниченным спектром действия диоксида титана и снижающейся активности азот- допированного TiO2 большой сложностью для фотоокисления является эффективное окислительное разрушение молекул ароматических соединений, например бензола. Это происходит из-за накопления на поверхности катализатора промежуточных продуктов окисления, ингибирующих процесс. Для решения представленных актуальных проблем предлагается использовать подход по синтезу композитных каталитических систем, объединяющих азот-допированный диоксид титана и полупроводниковые соединения висмута, обладающих свойством гетероперехода. Такое совмещение полупроводников позволит повлиять на структуру энергетических уровней композитного полупроводника, расширить спектр действия за счёт уменьшения ширины запрещённой зоны и предотвратить рекомбинацию за счёт лучшего пространственного разделения фотогенерированных носителей зарядов. Для повышения эффективности конверсии бензола до безопасных продуктов упомянутые композитные системы также будут модифицированы нанесением частиц металлов, что должно усилить процесс окисления бензола и подавить накопление монооксида углерода. На данный момент подход по созданию таких каталитических фотосистем практически не затронут в научной литературе и поэтому обладает несомненной новизной. Выполнение проекта позволит получить новые научные результаты, выявить связи между составом, структурой и активностью синтезированных композитных наносистем и закономерности влияния физико-химических характеристик на их фотокаталитическую активность при окислении ароматических соединений. Результаты проекта будут представлены на конференциях и опубликованы как минимум в трёх статьях в высокорейтинговых журналах, индексируемых признанными базами данных.