The object of research, development or design (in Russian) : Фотокатализаторы на основе наночастиц и нанокомпозитов сульфидов металлов

The object of research, development or design (in Kazakh) : Металл сульфидтерінің нанобөлшектері мен нанокомпозиттер негізіндегі фотокатализаторлар

Aim of work (in Russian) : Данный проект направлен на разработку экологически чистой и безотходной технологии синтеза структурно модифицированных нанокомпозитов на основе сульфидов переходных металлов, обладающих высокой фотокаталитической активностью при разложении органических загрязнителей и выделении водорода, а также антибактериальными свойствами.

Aim of work (in Kazakh) : Бұл жоба органикалық ластағыштарды ыдырату және сутегіні бөлу кезінде жоғары фотокаталитикалық белсенділігі, сондай-ақ бактерияға қарсы қасиеттері бар өтпелі металл сульфидтері негізінде құрылымдық түрлендірілген нанокомпозиттерді синтездеудің экологиялық таза және қалдықсыз технологиясын әзірлеуге бағытталған.

Методы исследования (на русском) : Для синтеза фотокатализаторов с высокой фотокаталитической активностью используется твердофазный метод с использованием планетарной шаровой мельницы и процесс термической обработки. Физико-химические свойства исследуются с использованием таких методов, как рентгеновская дифракция, спектроскопия комбинационного рассеяния, ИК-Фурье-спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, термогравиметрический анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения, УФ-видимая спектрофотометрия и анализ адсорбции-десорбции азота (метод БЭТ). Фотокаталитическая эффективность разработанных фотокатализаторов оценивается с использованием УФ-видимого спектрофотометра и газового хроматографа.

Методы исследования (на казахском) : Фотокаталитикалық белсенділігі жоғары фотокатализаторларды синтездеу үшін планетарлық шар диірменін және термиялық өңдеу процесін қолданатын қатты фазалық әдіс қолданылады. Физика-химиялық қасиеттер рентгендік дифракциялық талдау, Раман спектроскопиясы, FTIR спектроскопиясы, рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия, термогравиметриялық талдау, дифференциалды сканерлеу калориметриясы, сканерлеу және трансмиссиялық электронды микроскопия, жоғары ажыратымдылықтағы трансмиссиялық электронды микроскопия, УК-электрондық микроскопия сияқты әдістер арқылы зерттеледі. спектрофотометрия, және азотты адсорбциялық-десорбциялық талдау (BET әдісі). Жасалған фотокатализаторлардың фотокаталитикалық өнімділігі УК-көрінетін спектрофотометр мен газ хроматографының көмегімен бағаланады.

Obtained results and novelty (in Russian) : Новизна исследования заключается в разработке экологичного механохимического подхода для синтеза наночастиц CdS, где тиомочевина впервые используется в качестве прекурсора. Данное исследование продвигает область вперед, создавая экономичный, безрастворный и масштабируемый метод для получения наночастиц CdS, декорированных Bi2S3, с целью повышения фотокаталитической выработки водорода. Кроме того, это исследование впервые применяет механохимический подход для твердофазного синтеза нанокомпозитов CdS/Bi2S3, предполагая, что данный метод в сочетании с термообработкой улучшит разделение зарядов и уменьшит рекомбинацию электрон-дырка, тем самым увеличивая эффективность водородной эволюции. Нанокомпозиты CdS и Bi2S3, синтезированные по новому механохимическому подходу, продемонстрировали высокую фотокаталитическую активность; нанокомпозит CdS/Bi2S3/Pt достиг скорости водородной эволюции (HER) 996,68 мкмоль г⁻¹ ч⁻¹ при видимом свете. Этот эффект обусловлен оптимальным составом и механизмом гетеростыковой S-схемы, который улучшает разделение зарядов и передачу электронов. Также нанокомпозит CdS/Bi2S3/Pt продемонстрировал сильные антибактериальные свойства против устойчивых к антибиотикам штаммов, что подчеркивает его потенциал для экологических и биомедицинских применений.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Бұл зерттеудің жаңалығы CdS нанобөлшектерін синтездеудің жасыл механикохимиялық тәсілін әзірлеуде жатыр, мұнда тиокарбамид прекурсоры ретінде алғаш рет енгізілген. Бұл зерттеу фотокаталитикалық сутегінің генерациясын арттыруға бағытталған Bi2S3 безендірілген CdS нанобөлшектерін өндірудің үнемді, еріткішсіз және масштабталатын әдісін құру арқылы өрісті одан әрі ілгерілетеді. Сонымен қатар, бұл зерттеу CdS/Bi2S3 нанокомпозиттерінің қатты дене синтезі үшін механикохимиялық жолды қолданатын бірінші зерттеу болып табылады, бұл әдіс термиялық күйдірумен үйлескенде зарядтың бөлінуін жақсартады және электрон-тесік рекомбинациясын азайтады, осылайша сутегі эволюциясының тиімділігін арттырады. Жаңа механохимиялық әдіс арқылы синтезделген CdS және Bi2S3 нанокомпозиттері әсерлі фотокаталитикалық белсенділікті көрсетті, CdS/Bi2S3/Pt нанокомпозиті жарықта 996,68 мкмоль г-1сағ-1 сутегінің бөліну жылдамдығына (HER) қол жеткізді. Бұл жақсарту зарядтардың бөлінуін және электрондардың тасымалдануын жақсартатын оңтайлы құрамға және S-схемасының гетереқосылу механизміне жатады. Сонымен қатар, CdS/Bi2S3/Pt нанокомпозиті антибиотиктерге төзімді штаммдарға қарсы күшті бактерияға қарсы қасиеттерді көрсетіп, оның қоршаған орта мен биомедициналық қолдану мүмкіндігін көрсетеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Масштабируемость — возможность расширения производства водорода; Экологическая выгода — внедрение устойчивых технологий как для фотокаталитического синтеза, так и для производства водорода; Экономическая жизнеспособность — потенциальная финансовая отдача от производства водорода на основе рыночного спроса, производственных затрат и энергоэффективности.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Масштабтылық – сутегі өндірісін кеңейту мүмкіндігі; Экологиялық тиімділік – фотокатализатор синтезі үшін де, сутегі генерациясы үшін де тұрақты технологияларды қабылдау; Экономикалық өміршеңдік – нарық сұранысына, өндіріс шығындарына және энергия тиімділігіне негізделген сутегі өндірісінен әлеуетті қаржылық қайтарым.

Level of implementation (in Russian) : На данном этапе проект не предусматривает внедрение разработанных материалов, методов, методик и технологий.

Level of implementation (in Kazakh) : Бұл кезеңде жоба әзірленген материалдарды, әдістерді, әдістерді немесе технологияларды енгізуді қамтымайды.

Efficiency (in Russian) : Эффективность данного проекта заключается в способности разработанных фотокатализаторов расщеплять молекулы воды и выделять водород под воздействием света. Согласно полученным результатам, фотокатализаторы демонстрируют высокую скорость получения водорода, что подчеркивает их потенциал и необходимость дальнейших исследований.

Efficiency (in Kazakh) : Бұл жобаның тиімділігі әзірленген фотокатализаторлардың жарық әсерінен су молекулаларын ыдыратып, сутегін шығару қабілетінде. Алынған нәтижелерге сәйкес, фотокатализаторлар сутегі өндірісінің жоғары қарқынын көрсетіп, олардың әлеуетін және одан әрі зерттеу қажеттілігін көрсетеді.

Field of application (in Russian) : фотокатализ, материаловедение, зеленая химия, альтернативные источники энергии.

Field of application (in Kazakh) : Фотокатализ, материалтану, жасыл химия, баламалы энергия көздері.