The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования являются гетероструктурированные пленки оксидных полупроводников (CuO/Cu2O, CuBi2O4), и материалы с фотонным преобразованием.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу объектілері оксидтік жартылай өткізгіштердің гетероструктурленген пленкалары (CuO/Cu2O, CuBi2O4) және фотондық өзгерту материалдары болып табылады.

Aim of work (in Russian) : Цель проекта – исследовать проблемы поглощения света и разделение зарядов в гетероструктурированных фотокатализаторах посредством манипулирования наноинтерфейса, на явлениях фотонного преобразования в связанных системах (фотоактивные полупроводники / «upconversion» материалы) и влияния внутреннего электрического поля. Фундаментальные исследования в сочетании с теоретическим моделированием потенциально приведет к высокой эффективности (STH) фотокаталитического разложения воды.

Aim of work (in Kazakh) : Бұл өтінімдегі ғылыми жобаның мақсаттары жарық шоғырландыру және зарядтарды бөлу мәселесіның шешімін гетероструктуралардағы наноинтерфейстерді манипуляциялау, фотон up-конверциясын біріккен жартылай өткізгіш-up-конвертер жүйесінде қолдану және ішкі электр өрісін дамыту арқылы қарастырады. Негізгі зерттеу жұмыстары теориялық модельдерде қолдана отырып жоғары КСА тиімділігіне жетуге бағытталған.

Методы исследования (на русском) : Методы исследования: в ходе реализации проекта был использован широкий спектр аналитического оборудования для оценки влияния параметров синтеза на морфологию, кристалличность, фазовое сродство и фотокаталитическую активность материалов, предназначенных для генерации водорода. Для контроля морфологии на каждом этапе синтеза, а также для оценки влияния модификации и/или допирования использовался сканирующий электронный микроскоп. Кристаллографический и фазовый состав синтезируемых материалов изучался методом рентгеноструктурного анализа. Химическое состояние элементов и электронные свойства исследовались с использованием рентгено-фотоэлектронной спектроскопии. Электрохимические методы позволили оценить квантовую эффективность, стабильность и фотоотклик гетероструктурированных фотокатализаторов и систем на их основе, включая методики IPCE и PEC. Для определения ширины и положения запрещенной зоны применялись методы оптической спектроскопии и спектроскопии электрохимического импеданса.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу әдістері: жоба жүзеге асырылған кезде сутек генерациясына арналған материалдардың морфологиясына, кристалдылығына, фазалық жақындығына және фотокаталитикалық белсенділігіне синтез параметрлерінің әсерін бағалау үшін кең спектрлі аналитикалық жабдықтар пайдаланылды. Синтездің әр кезеңінде морфологияны бақылау және модификация мен/немесе доторлаудың әсерін бағалау үшін сканирующий электрондық микроскоп қолданылды. Синтезделетін материалдардың кристаллографиялық және фазалық құрамы рентген құрылымдық анализ әдісімен зерттелді. Элементтердің химиялық күйі және электронды қасиеттері рентген-фотоэлектрондық спектроскопияны пайдалана отырып зерттелді. Электрохимиялық әдістер гетероструктурленген фотокатализаторлардың кванттық тиімділігін, тұрақтылығын және фото жауап беруін, IPCE және PEC әдістерін қоса алғанда, бағалауға мүмкіндік берді. Тыйым салынған аймақтың ені мен орнын анықтау үшін оптикалық спектроскопия және электрохимиялық импеданс спектроскопиясы әдістері қолданылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : В ходе выполнения проекта были отработаны методы нанесения защитных покрытий на фотокатализаторы посредством магнетронного распыления, drop-casting, spin-coating, и методом атомно-слоевого осаждения. Как показали результаты исследования покрытия, полученные методом ALD обладали наилучшими защитными свойствами; Был отработан процесс двухуровневой фотолитографии для создания гомоперехода в структуре CuBi2O4 с латеральным разрешением до 10 мкм; Получены гетероструктурные пленки Cu2O/ZnO/TiO2 на проводящей подложке. Определен механизм и влияние толщины CuO на фототок в системе CuO/Cu2O. Было выявлены пограничные условия для создания гетероперехода на границе раздела фаз полупроводников, определено влияние углеродной аморфной пленки на перенос носителей заряда. Отработана методика измерения STH эффективности гетероструктурированных материалов, и систем на их основе. Была создана система состоящая из фотокатализатора и материала с фотонным преобразованием, отработаны методы нанесения и осаждения основных компонентов системы.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаны орындау барысында фотокатализаторларға магнетронды шашу, drop-casting, spin-coating және атомдық қабаттық шөгу (ALD) әдістерімен қорғаушы жабыны жағу әдістері игерілді. Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, ALD әдісімен алынған жабындар ең жақсы қорғаушы қасиеттерге ие болды; CuBi2O2 құрылымында гомопереход жасау үшін 10 мкм-ге дейінгі бүйірлік шешімі бар екі деңгейлі фотолитография процесі игерілді; ZnO/TiO2 негізіндегі Cu2O гетероструктурленген пленкалары өткізгіш негізде алынды. CuO/Cu2O жүйесінде фототокқа CuO қалыңдығының әсері мен механизмі анықталды. Жартылай өткізгіштердің фазалар шекарасында гетеропереход жасау үшін шекаралық жағдайлар анықталды, сонымен қатар заряд тасушылардың тасымалындағы көміртекті аморфты пленканың әсері анықталды. Гетероструктурленген материалдар мен олардың негізіндегі жүйелердің STH тиімділігін өлшеу әдістемесі игерілді. Фотокатализатор мен фотондық өзгерту материалының жүйесі құрылып, жүйенің негізгі компоненттерін жағу және шөгу әдістері игерілді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В рамках проекта используется недорогой, распространённый и нетоксичный материал (Cu) для синтеза фотокатода Cu2O. Методы получения фотокатализатора на его основе, являются энергоэффективными и возможны при крупномасштабном производстве. Разработанная система на основе материалов с фотонным преобразованием и фотокатализатором позволяет использовать весь спектр солнечного излучения. Перспективность фотокатода CuBi2O4 обусловлена его высоким теоретическим потолком фототока, но из-за высокой рекомбинации и малой подвижности носителей заряда остается недостижимым, так в проекте рассматриваются различные подходы для достижения теоретического максимума.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жоба аясында фотокатод Cu2O синтезі үшін арзан, кең таралған және уытты емес материал (Cu) пайдаланылады. Оның негізінде фотокатализатор алу әдістері энергия тиімді және ірі көлемде өндіру үшін мүмкін. Фотондық өзгерту материалдары мен фотокатализаторға негізделген әзірленген жүйе күн сәулесінің барлық спектрін пайдалануға мүмкіндік береді. CuBi2O4 фотокатодының болашағы оның жоғары теориялық фототок шегіне байланысты, бірақ жоғары рекомбинация және заряд тасушылардың төмен қозғалғыштығы себепті жетуге болмайды, сондықтан жобада теориялық максимумға жету үшін әртүрлі тәсілдер қарастырылады.

Level of implementation (in Russian) : не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : енгізілмеген

Efficiency (in Russian) : Полученные фотокаталитические системы на основе оксидных полупроводников (Cu2O, CuBi2O4) и материалов с фотонным преобразованием позволять повысить эффективность разложения воды под действием света, а результаты проекта предоставляют данные о процессах происходящих как на поверхности, так и на границе раздела фаз в гетероструктурных фотокатализаторов, что позволит выйти нам на новый уровень в понимании синтеза и дизайна подобных фотокаталитических систем.

Efficiency (in Kazakh) : Алынған фотокаталитикалық жүйелер оксидтік жартылай өткізгіштер (Cu2O, CuBi2O4) және фотондық өзгерту материалдары негізінде судың жарық әсерінен ыдырау тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді, ал жобаның нәтижелері гетероструктурленген фотокатализаторларда бетінде және фазалар шекарасында болатын процестер туралы мәліметтер ұсынады, бұл бізге осындай фотокаталитикалық жүйелерді синтездеу мен дизайнын түсінуде жаңа деңгейге шығуға мүмкіндік береді.

Field of application (in Russian) : Результаты данного проекта могут быть реализованы в сфере производства зеленого водорода.

Field of application (in Kazakh) : Бұл жобаның нәтижелері жасыл сутек өндіру саласында жүзеге асырылуы мүмкін.