Фундаментальные исследования фотокаталитических, сенсорных и адсорбционных свойств иерархических наноматериалов на основе полупроводниковых оксидов и связей между ними

Госзадание, проект 16.897.2017/ПЧ

Руководитель: Аверин И.А., руководитель МЦ «Индустрия микро- и наносистем»,  заведующий кафедрой «Нано- и микроэлектроника»
 
Исполнитель: Мошников В.А., Карманов А.А., Якушова Н.Д., Мараева Е.В., Пронин И.А., Пермяков Н.В., Игошина С.Е.
 
Цель проекта - разработка методов управляемого синтеза иерархических наноматериалов с контролируемой иерархической морфологией в рамках золь-гель метода и механического высокоэнергетического размола для фотокатализаторов и сенсоров. В проекте будет развит междисциплинарный подход, описывающий взаимосвязь между эффективностью фотокаталитических процессов и изменением адсорбционных и газочувствительных свойств иерархических наноматериалов.
 
Задачи проекта:
  • разработка моделей формирования наноматериалов с заданной иерархической морфологией с учетом влияния различных технологических факторов в рамках заявленных методов;
  • исследование структуры образцов современными методами диагностики наноматериалов и наноструктур;
  • разработка лабораторно-технических регламентов получения иерархических наноматериалов с контролируемой иерархической морфологией в рамках заявленных методов.
  • исследование газочувствительности образцов к различным газам-анализаторам;
  • исследование фотокаталитической активности образцов (в модельных реакция фотодеградации бриллиантового зеленого, β-нафтолоранжа, метиленового синего);
  • исследование чувствительности образцов к бактериям вида P. putida;
  • исследование функционального состава поверхности образцов.
  • разработка моделей взаимосвязи между сенсорными, фотокаталитическими и адсорбционными свойствами наноматериалов;
  • исследование влияния дополнительной активации поверхности об-разцов потоком электронов и низкотемпературной плазмой;
  • разработка рекомендаций по применению полученных научно-технических решений для целевых групп проекта.
 
Область применения
Проведенная работа позволит разработать методы управляемого синтеза иерархических наноматериалов с контролируемой иерархической морфологией в рамках золь-гель метода и механического высокоэнергетического размола и расширит существующие теоретические представления о процессах фотокатализа на таких структурах, а также их газочувствительных и адсорбционных свойств. Предложенный новый междисциплинарный подход, описывающий взаимосвязь между эффективностью фотокаталитических процессов и изменением адсорбционных и газочувствительных свойств иерархических наноматериалов приведет к углубленному пониманию физико-химических процессов, протекающих в твердой фазе и процессов, протекающих при катализе. Возможно использование результатов проекта для новых практических применений в системах безопасности, мониторинга  и очистки окружающей среды, необходимых для горнодобывающей, нефтегазовой промышленности (дезинфекционные реакции; очистка воздуха, очистка сточных вод, детектирование газов очистка отходов гидропонных систем; очистка почв, содержащих хлорорганические соединения и др.), энергетике (редукция углекислого газа до органического топлива; разложение воды до водорода и кислорода) и т.д., (в настоящее время фотокаталитические материалы в промышленном масштабе используются только в строительстве).
 
 
Рисунок 1 - Структура наноматериала на основе оксида цинка (образец исследовался с помощью просвечивающей электронной микроскопии)
 
 
Рисунок 2 – Распределение химических элементов по поверхности нано-структурированной пленки оксида цинка (образец исследовался с помощью растровой электронной микроскопии с использованием приставки энергодисперсионного анализа (EDX))
 
 
Рисунок 3 - Лабораторный образец сенсорной структуры

 

Дата создания: 14.09.2018 12:32
Дата обновления: 14.09.2018 12:38