The object of research, development or design (in Russian) : Объектами исследования являются гибридные композитные фотокатализаторы на основе SrTiO3, модифицированные наночастицами алюминия и оксидом графена, полученным из рисовой шелухи. Эти модифицирующие компоненты были выбраны для усиления фотокаталитических свойств композитов на основе SrTiO3. Предметом исследования являются изучение ключевых параметров синтеза фотокаталитических систем, их структуры, морфологии поверхности, светопоглощения, а также процесса фотокаталитического разложения воды с выделением водорода при использовании полученных образцов.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу объектілері ретінде SrTiO3 негізіндегі гибридті композитті фотокатализаторлар алынды, олар алюминий нанобөлшектерімен және күріш қауызынан алынған графен оксидімен модификацияланған. Бұл модификациялық компоненттер SrTiO3 негізіндегі композиттердің фотокаталитикалық қасиеттерін жақсарту үшін таңдалды. Зерттеу пәні ретінде фотокаталитикалық жүйелерді синтездеудің негізгі параметрлері, олардың құрылымы, беткі морфологиясы, жарық сіңіруі, сондай-ақ алынған үлгілерді қолдану арқылы сутегі бөлетін суды фотокаталитикалық ыдырату процесі зерттеледі.

Aim of work (in Russian) : Цель работы заключается в разработке высокоэффективного фотокатализатора на основе SrTiO3@Al/Оксид графена для производства водорода через разложение воды под воздействием солнечного света. Предлагаемый композит будет исследован в естественных условиях, при этом высокая эффективность преобразования солнечного света будет достигнута за счет инженерии дефектов и улучшения светопоглощения.

Aim of work (in Kazakh) : Жұмыстың мақсаты – SrTiO3@Al/Графен оксиді негізінде жоғары тиімді фотокатализаторды әзірлеу және күн сәулесінің әсерінен суды ыдырату арқылы сутегі өндіру. Ұсынылған композит табиғи жағдайда зерттелетін болады, ал күн сәулесін тиімді түрлендіру дефект инженериясы мен жарық сіңіру қабілетін жақсарту арқылы қамтамасыз етіледі.

Методы исследования (на русском) : При решении задач, необходимых для достижения поставленной цели, использовались следующие методы исследования: рентгенофазовый анализ (РФА), сканирующая (СЭМ) и просвечивающая (ПЭМ) электронная микроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС), диффузно-отражательной спектроскопии в ультрафиолетовом и видимом диапазонах (UV-Vis DRS)

Методы исследования (на казахском) : Осы мақсатқа жету үшін қажетті мәселелерді шешу кезінде келесі зерттеу әдістері қолданылды: рентгендік фазалық талдау (XRF), сканерлеу (SEM) және трансмиссиялық электронды микроскопия (ТЭМ), рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия (XPS), диффузиялық шағылыстыру спектроскопиясы. ультракүлгін және көрінетін диапазонда (UV-Vis DRS)

Obtained results and novelty (in Russian) : В результате исследования были изучены и определены оптимальные параметры синтеза фотокаталитических систем на основе SrTiO3, SrTiO3@Al и SrTiO3@Al/Оксид графена. В рамках исследования были изучены и сравнены физико-химические характеристики полученных образцов SrTiO3, SrTiO3@Al и SrTiO3@Al/оксид графена, включая их структуру, валентные состояния, химическую структуру и светопоглощение. В ходе исследования были изучены и определены оптимальные параметры скорости фотокаталитического выделения водорода при разложении воды на водород и кислород под воздействием ультрафиолетового (УФ) излучения мощностью 100 Вт, с использованием фотокаталитических ячеек, содержащих как иммобилизированные, так и суспендированные фотокатализаторы. В результате исследования был разработан панельный фотокаталитический реактор с общей площадью светопоглощения 1 м², на котором были проведены эксперименты по фотокаталитическому разложению воды с использованием SrTiO3@Al/Оксид графена в условиях высокогорной местности при естественном солнечном облучении.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеу нәтижесінде SrTiO3, SrTiO3@Al және SrTiO3@Al/Графен оксиді негізіндегі фотокаталитикалық жүйелердің синтезінің оңтайлы параметрлері анықталды. Зерттеу барысында алынған SrTiO3, SrTiO3@Al және SrTiO3@Al/Графен оксиді үлгілерінің физико-химиялық сипаттамалары, соның ішінде құрылымы, валенттік күйлері, химиялық құрамы және жарық сіңіру қабілеті зерттеліп, салыстырылды. Зерттеу барысында ультракүлгін (УК) сәулелендіру қуаты 100 Вт болған жағдайда, су молекуласын фотокаталитикалық әдіспен сутегі мен оттегіге ыдырату кезіндегі сутегінің бөліну жылдамдығының оңтайлы параметрлері анықталды. Зерттеу фотокаталитикалық ұяшықтарды пайдалану арқылы жүзеге асырылды, олардың құрамына иммобилизацияланған және суспензияланған фотокатализаторлар кірді. Зерттеу нәтижесінде жалпы жарық сіңіру аумағы 1 м² болатын панельді фотокаталитикалық реактор жасалып, онда табиғи күн сәулесі жағдайында, биік таулы жерде SrTiO3@Al/Графен оксиді негізіндегі композитті пайдалана отырып, суды фотокаталитикалық әдіспен ыдырату бойынша эксперименттер жүргізілді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Конструктивные показатели: Фотокатализаторы на основе SrTiO₃, модифицированные алюминием и оксидом графена из рисовой шелухи для улучшения светопоглощения и разделения заряда. Оптимизированы параметры для получения кристаллического SrTiO₃, легированного алюминием, и гибридного композита SrTiO₃@Al/Оксид графена. Панельный фотокаталитический реактор с площадью светопоглощения 1 м² для масштабных экспериментов по фотокаталитическому разложению воды и производству водорода.Технико-экономические показатели: SrTiO₃@Al/Оксид графена стабильно выделяет до 47 мл водорода в час на 1 м² под УФ и солнечным освещением. Применение доступных компонентов, таких как рисовая шелуха для оксида графена, снижает затраты, что повышает конкурентоспособность фотокатализатора. Использование солнечной энергии делает процесс устойчивым и снижает углеродный след.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Құрылымдық көрсеткіштер: Алюминий және күріш қауызынан алынған графен оксидімен модификацияланған SrTiO₃ негізіндегі фотокатализаторлар жарықты сіңіру мен зарядты бөлу тиімділігін арттыру үшін қолданылды. Кристалды SrTiO₃ алу және алюминиймен легирленген, сондай-ақ SrTiO₃@Al/графен оксиді гибридті композитін жасау үшін параметрлер оңтайландырылды. Су фотокаталитикалық жолмен ыдырату және сутегі өндіру бойынша ауқымды эксперименттерге арналған жарықты сіңіру алаңы 1 м² панельді фотокаталитикалық реактор әзірленді. Техникалық-экономикалық көрсеткіштер: SrTiO₃@Al/графен оксиді 1 м² алаңда ультракүлгін және күн сәулесі арқылы сағатына тұрақты түрде 47 мл сутегі өндіреді. Графен оксидін алу үшін күріш қауызын қолдану шығындарды төмендетіп, фотокатализатордың бәсекеге қабілеттілігін арттырады. Күн энергиясын пайдалану үдерісті тұрақты етіп, көміртегі ізін азайтады.

Level of implementation (in Russian) : Не предусмотрена

Level of implementation (in Kazakh) : Қарастырылмаған

Efficiency (in Russian) : Эффективность данного исследования проявляется в значительном улучшении показателей фотокаталитического выделения водорода при разложении воды. В лабораторных условиях суспендированные образцы композитного фотокатализатора SrTiO3@Al/Оксид графена показали максимальную скорость выделения водорода — 1,996 ммоль г⁻¹ ч⁻¹, что значительно выше по сравнению с немодифицированным SrTiO3 (0,32 ммоль г⁻¹ ч⁻¹). В ячейках с иммобилизированными фотокатализаторами, SrTiO3@Al/Оксид графена также продемонстрировал наибольшую эффективность с показателем 0,691 ммоль г⁻¹ ч⁻¹, что подтверждает позитивное влияние графенового оксида на процесс разделения зарядов и увеличение плотности тока. Полевая проверка эффективности была проведена с использованием панели площадью 1 м², где за 5 часов естественного солнечного облучения на высоте 800 м над уровнем моря фотокатализатор выработал 235,56 мл (10,6 ммоль) водорода, что соответствует средней скорости 47,11 мл м⁻² ч⁻¹ (2,12 ммоль м⁻² ч⁻¹). Эти результаты демонстрируют потенциал композита SrTiO3@Al/Оксид графена для эффективного производства водорода при солнечном освещении, а также подтверждают его перспективность для применения в условиях реального солнечного облучения, что делает данный фотокатализатор многообещающим для водородной энергетики.

Efficiency (in Kazakh) : Бұл зерттеудің тиімділігі суды ыдырату арқылы сутек бөлудің көрсеткіштерін айтарлықтай жақсартуымен анықталды. Лабораториялық жағдайда суспензия түріндегі SrTiO3@Al/Оксид графен композитті фотокатализаторы максималды сутек бөлу жылдамдығын – 1,996 ммоль г⁻¹ ч⁻¹ көрсетті, бұл немодифицирленген SrTiO3-ке (0,32 ммоль г⁻¹ ч⁻¹) қарағанда айтарлықтай жоғары. Иммобилизденген фотокатализаторлар қолданылған кезде де, SrTiO3@Al/Оксид графен үлгісі ең жоғары тиімділікке 0,691 ммоль г⁻¹ ч⁻¹ көрсеткішімен жетті, бұл графен оксидінің зарядтарды бөлуде және ток тығыздығын арттырудағы оң әсерін дәлелдейді. Тиімділікті далалық жағдайда тексеру 1 м² ауданы бар панельді пайдалану арқылы жүргізілді. 800 м биіктікте, ашық күнде, 5 сағат бойы табиғи күн сәулесімен жарықтандыру нәтижесінде фотокатализатор 235,56 мл (10,6 ммоль) сутек өндірді, бұл орташа жылдамдықпен 47,11 мл м⁻² ч⁻¹ (2,12 ммоль м⁻² ч⁻¹) сәйкес келеді. Бұл нәтижелер SrTiO3@Al/Оксид графен композитінің күн сәулесінде тиімді сутек өндіруге қабілетті екенін және нақты жағдайда қолдануға болатынын көрсетеді, бұл фотокатализаторды сутек энергетикасында қолдануға болашағы зор етеді

Field of application (in Russian) : Область применения: водородная энергетика, композиционные материалы, наноматериалы, фотокатализ, водород

Field of application (in Kazakh) : Сутекті энергетика, композициялық материалдар, наноматериалдар, фотокатализ, сутек