Исследование фотоиндуцируемых процессов в объеме полимерной сетки гидрогелей, наполненных фотокаталитическиактивными наночастицами диоксида титана

Проект: Проект-Грант

Сведения о проекте

Описание

В 21 веке в результате интенсивной деятельности человека остро встал вопрос смягчения техногенного воздействия на окружающую среду. В связи с этим исследования «зеленых», природоподобных технологий в настоящее время крайне актуальны. Интерес к явлению фотокаталитической активности наночастиц диоксида титана, открытому еще в 60-х годах XX века не только не ослабевает, а напротив стремительно увеличивается в последнее время. Генерация водорода в результате фотокаталитического разложения воды, фотокаталитическое восстановление углекислого газа до углеводородов, фотокатализирование органических реакций, фотокаталитическая очистка воды и воздуха от органических загрязнителей и патогенных бактерий – все это возможно под воздействием только лишь солнечного света на наночастицы диоксида титана. Однако для практического применения наночастицы TiO2 в основном необходимо иммобилизировать в каких-либо матрицах, среди которых полимерные гидрогели в настоящее время являются наиболее перспективными. Так гидрогели, в виду своих уникальных свойств, могут играть не только вспомогательную роль (для иммобилизации или сенсибилизации наночастиц TiO2), но также придавать новые свойства фотокатализатору в рамках композиционного материала, создавая тем самым абсолютно новый класс фотовосприимчивых материалов. Несмотря на повышенный интерес со стороны исследователей, в работах только лишь констатируется факт фотокаталитической активности наночастиц TiO2, иммобилизованных в полимерную сетку гидрогеля, без объяснения механизма данного явления. В данном проекте будет комплексно исследован процесс фотокаталитического разложения молекул красителя на поверхности наночастиц TiO2, иммобилизованных в полимерную сетку гидрогелей различного типа, а также параметры на него влияющие. Впервые будет изучена диффузионная составляющая данного процесса. В изучаемом композиционном материале немаловажную роль будет играть межмолекулярное взаимодействие между компонентами, влияющее на сумму свойств компонентов композита. В связи с этим также впервые будут рассчитаны параметры межфазного взаимодействия между полимерной сеткой гидрогеля и поверхностью наночастиц TiO2, что позволит количественно оценить влияние степени наполнения гидрогеля наночастицами TiO2 на величину их фотокаталитической активности. В результате работы над проектом будет предложен механизм фотокаталитической активности наночастиц диоксида титана, иммобилизованных в полимерную сетку гидрогеля. Результаты, полученные в ходе выполнения настоящего проекта, помогут лучше понять фотоиндуцируемые процессы, происходящие в многокомпонентных системах на основе гидрогелей, в том числе, и в биологических системах. На основании предложенной модели будет установлена наиболее эффективная рецептура гидрогеля, наполненного фотокаталитическиактивными наночастицами TiO2. Полученные данные могут быть использованы при создании материалов для применения в высокопродуктивных установках фотокаталитической очистки воды от органических загрязнителей и патогенных бактерий под воздействием света, а также при создании прототипов «искусственного листа» в рамках исследований «искусственного фотосинтеза».
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания01/11/201931/10/2022

Площадка НИЧ УрФУ, где ведется данный грант (НИЧ Куйбышева, НИЧ Мира)

  • НИЧ Куйбышева

Тип источника финансирования (РФФИ, РНФ, Х/Д, Гранты и т.д.)

  • РФФИ

ГРНТИ

  • 31.15.35 Поверхностные явления. Адсорбция. Хроматография. Ионный обмен