Наноструктурированные металлоксидные функциональные материалы
Руководитель группы – доктор химических наук Авдин Вячеслав Викторович
Краткая историческая справка
Сущность исследований
Области применения металлоксидов
Что удалось получить?
Какие перспективы?
Оборудование для исследования
Области применения металлоксидов:
– керамические полупроводники,
– биосовместимые материалы,
– адсорбенты
– (фото)катализаторы.
Нашей научной группой изучаются последние две области применения. Больший упор делается на каталитические свойства, так как катализаторы являются более востребованными. Но любой гетерогенный катализатор должен быть хорошим сорбентом, чтобы поглощать и удерживать на поверхности субстрат. Поэтому сорбционные свойства полученных материалов также исследуются.
Механизм гетерогенного катализа нельзя назвать полностью изученным. Субстрат адсорбируется на поверхности катализатора определённым образом – таким, чтобы его реакционные центры были наиболее удобно расположены для взаимодействия с реагентом. При этом происходит активация субстрата и взаимодействие происходит гораздо быстрей и в нужном направлении, чем просто в растворе.
Отличие фотокатализаторов в том, что при облучении светом на поверхности фотокатализатора генерируется пара «электрон – дырка». Эта пара окисляет адсорбированный субстрат напрямую, либо формирует перекись водорода, радикалы HO•, •O2H, а также суперпероксидные радикалы O2•–. Кроме того, ещё ряд частиц, обладающих окислительной способностью. В зависимости от поверхностных свойств фотокатализатора, окисление может проходить в одну стадию или до полного разложения органических веществ с образованием СО2 и Н2О:
Длина волны излучения зависит от ширины запрещённой зоны, то есть разницы в энергиях валентной зоны и зоны проводимости. Чем она меньше, тем более длинноволновое излучение может вызвать образование пар «электрон – дырка». Как правило, в экспериментах используют ультрафиолет, так как он обладает достаточной энергией для образования таких пар.
Подбор условий для формирования всех перечисленных свойств металлоксидов составляет основную исследовательскую задачу.