Разработка и синтез нанофотокатализатора для окислительного кросс-сочетания гетеро-аренов

Project: Award Project

Project Details

Description

В рамках проекта будет создан эффективный фотокатализатор, который позволит проводить синтез новых органических молекул с использованием реакции кросс-сочетания (гетеро)аренов под видимым светом. В качестве основы фотокатализатора будет использован нанопористый диоксид титана с высокой удельной поверхностью, являющийся широкозонным полупроводником и обладающий каталитической активностью лишь под облучением вредного и дорогого ультрафиолета. Химическая модификация диоксида титана позволит существенно сузить ширину его запрещенной зоны и, таким образом, обеспечить его фотокаталитическую активность под облучением обычным видимым светом. Актуальность проекта обусловлена необходимостью синтеза новых полезных для медицины и техники органических молекул в рамках развития синтетических подходов на основе принципов зеленой химии и отказа от вредных, загрязняющих окружающую среду технологий. На первом этапе анодированием титановой фольги будет получена пленка нанопористого стехиометрического диоксида титана толщиной около микрона. Последующая модификация нанопористого стехиометрического диоксида титана будет проводиться в потоке сухого водорода при оптимально высокой температуре. Химическая модификация приведет к образованию нестехиометрического диоксида титана с вакансиями в кислородной подрешетке, и позволит с одной стороны добиться поглощения видимого света, а с другой стороны сохранить высокую удельную поверхность фотокатализатора. Видимый свет будет поглощаться благодаря появлению энергетических уровней в запрещенной зоне полупроводника, обусловленных структурными кислородными вакансиями. Рентгеноструктурный анализ, включая дифракцию под малыми углами, электронная микроскопия и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия позволят определить структуру, размеры, морфологию и химический состав пленки нестехиометрического нанопористого диоксида титана, что поможет пониманию механизмов фотоактивности при облучении видимым светом. Аттестация синтезированных фотокатализаторов методами диффузного отражения и люминесценции позволит определить спектральный диапазон поглощения видимого света и предложить адекватные механизмы фотокаталитических реакций, образования экситонов, их распада и разделения зарядов. In situ измерение кинетических зависимостей фотокаталитического органического синтеза и определение константы реакций окислительных кросс-сочетаний (гетеро)аренов будет проводиться в измерительной ячейке ЯМР спектрометра при подаче в нее видимого света и кислорода. Исследования, проведенные в данном проекте, позволят разработать фотокатализаторы органического синтеза с высокой активностью под видимым светом.
StatusFinished
Effective start/end date01/01/202031/12/2022

GRNTI

  • 31.15.19

Type of Financial Sources

  • RFFI

UrFU Research Division section that handles this grant (Kuibyshev, Mira)

  • Mira Research Division

Fingerprint

Explore the research topics touched on by this project. These labels are generated based on the underlying awards/grants. Together they form a unique fingerprint.