The object of research, development or design (in Russian) : Нанокомпозитные материалы на основе наночастиц, нанотрубок, наностержней TiO2 и перовскитов LaFeO3 и легированные щелочноземельным элементом La(A)FeO3 (где A = Ca, Sr, Mg и Ba)

The object of research, development or design (in Kazakh) : TiO2 негізіндегі нанобөлшектер, нанотүтікшелер және наноөзекшелер және La(A)FeO3 сілтілі жер элементімен легирленген (мұнда A = Ca, Sr, Mg және Ba) LaFeO3 перовскиттеріне негізделген нанокомпозиттік материалдар

Aim of work (in Russian) : Синтез нанокомпозитов на основе наночастиц, нанотрубок, наностержней TiO2 и перовскитов LaFeO3 и легированные щелочноземельным элементом La(A)FeO3 (где A = Ca, Sr, Mg и Ba) исследование их структуры, морфологии, оптических свойств и эффективность транспорта носителей заряда для повышения эффективности расщепления молекул воды и фотодеградации органических соединений.

Aim of work (in Kazakh) : TiO2 негізіндегі нанобөлшектер, нанотүтікшелер және наноөзекшелер және La(A)FeO3 сілтілі жер элементімен легирленген (мұнда A = Ca, Sr, Mg және Ba) LaFeO3 перовскиттеріне негізделген нанокомпозиттік материалдардың синтезі және олардың құрылымын, морфологиясын, оптикалық қасиеттерін және заряд тасымалдаушысын зерттеу су молекулаларын бөлу және органикалық қосылыстардың фотодеградациясының тиімділігін арттыру үшін тасымалдау тиімділігін зерттеу

Методы исследования (на русском) : Для исследования морфологии поверхности применялись методы сканирующей электронной и просвечивающей электронной микроскопий, исследование структуры материалов осуществлен методом рентгеновской дифрактометрии, элементный состав а также их химическое состояние и общая электронная структура и плотность электронных состояний в материале исследована методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, элементный анализ и его распределение по поверхности исследован методом EDA анализа. Оптические свойства исследованы методами адсорбционной и Раман спектроскопии. Пористость материалов исследована методом низкотемпературной адсорбции азота, удельная площадь поверхности будет определена по методу БЭТ, объемы поры по методу BJH. Электротранспортные свойства нанокомпозитных материалов исследованы методом импедансной спектроскопии Фотокаталитические свойства материалов исследованы в электрохимических ячейках методом модуляционной вольт-амперометрии по стандартной трехэлектродной схеме. Кроме того, фотокаталитическая активность нанокомпозитных материалов оценена по фотодеградации анионных и катионных красителей, таких как метиленовый синий, конго красный, родамин В.

Методы исследования (на казахском) : Беттік морфологияны зерттеу үшін электронды сканерлеу әдістері және трансмиссиялық электронды микроскопия қолданылды, материалдардың құрылымы рентгендік дифрактометрия арқылы зерттелді, элементтік құрамы, сонымен қатар олардың химиялық күйі және жалпы электрондық құрылымы мен электронды күйлердің тығыздығы. рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия арқылы зерттелді, элементтік талдау және оның беттерге таралуы EDA талдауымен зерттелді. Оптикалық қасиеттер адсорбция және Раман спектроскопиясы арқылы зерттелді. Материалдардың кеуектілігі төмен температуралы азотты адсорбция әдісімен зерттелді, меншікті бет ауданы BET әдісімен, ал кеуек көлемі BJH әдісімен анықталады. Нанокомпозиттік материалдардың электрлік тасымалдау қасиеттері импеданс спектроскопиясы арқылы зерттелді, материалдардың фотокаталитикалық қасиеттері стандартты үш электродты схеманы қолдану арқылы модуляциялық вольт-амперометрия арқылы электрохимиялық элементтерде зерттелді. Сонымен қатар, нанокомпозиттік материалдардың фотокаталитикалық белсенділігі метилен көк, конго қызыл және родамин В сияқты анионды және катиондық бояғыштардың фотодеградациясы арқылы бағаланды.

Obtained results and novelty (in Russian) : 1.Создан композитный материал LaFeO3 и наночастицы TiO2. LaFeO3 и TiO2 синтезировали методом золь-геля. Проведено комплексное исследование нанокомпозита и создан материал с наилучшей фотокаталитической активностью. Получены наночастицы перовскита LaFeO3 методами гидротермального синтеза и золь геля. Исследована морфология поверхности перовскита LaFeO₃, полученных двумя методами. Текстурные характеристики исследованы методом БЭТ и БЖХ. Установлено, что диаметр пор в диапазоне 40-60 нм. Величина удельной площади поверхности от 56 до 70 м2/г. Спектры поглощения образцов в диапазоне 300–400 нм. По данным спектров Рамана установлено, что основные характерные пики LaFeO3 наблюдаются в области 450 см-1 и 1350 см-1. При сравнении фотокаталитической активности наноструктур полученных двумя методами, установлено, что наиболее оптимальным является наночастицы полученные методом золь-гель технологий. Разработана технология получения нанокомпозита LaFeO3/ наночастицы TiO2 с высокой фотокаталитической активностью. Был получен композитный материал на основе наночастиц TiO2 с различным процентным соотношением перовскита LaFeO3. Нанокомпозиты охарактеризованы методами СЭМ, XRD, БЭТ, Раман спектроскопией импедансной спектроскопии и спектрально-кинетическим методами. На основание полученных экспериментальных данных, установлена оптимальная концентрация LaFeO3 в составе TiO2, при котором наблюдается максимальная фотокаталитическая активность.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 1. LaFeO3 және TiO2 нанобөлшектерінің композиттік материалы жасалды. LaFeO3 және TiO2 золь-гель әдісімен синтезделді. Нанокомпозитке кешенді зерттеу жүргізіліп, ең жақсы фотокаталитикалық белсенділігі бар материал алынды. Перовскит LaFeO3 нанобөлшектері гидротермиялық синтез және золь-гель әдістерімен алынды. Екі әдіспен алынған LaFeO₃ перовскиттің беткі морфологиясы зерттелді. Текстура сипаттамалары BET және BJH әдістерімен зерттелді. Кеуектің диаметрі 40-60 нм аралығында екені анықталды. Меншікті бетінің ауданы 56-дан 70 м2/г дейін. 300–400 нм диапазонындағы үлгілердің абсорбциялық спектрлері. Раман спектрлері бойынша LaFeO3 негізгі сипаттамалық шыңдары 450 см-1 және 1350 см-1 аймағында байқалатыны анықталды. Екі әдіспен алынған наноқұрылымдардың фотокаталитикалық белсенділігін салыстыру кезінде ең оңтайлысы золь-гель технологияларымен алынған нанобөлшектер екені анықталды. Жоғары фотокаталитикалық белсенділігі бар LaFeO3/TiO2 нанобөлшектерінің нанокомпозитін алу технологиясы әзірленді. LaFeO3 перовскитінің әртүрлі пайызы бар TiO2 нанобөлшектеріне негізделген композициялық материал алынды. Нанокомпозиттер SEM, XRD, BET, Раман кедергі спектроскопиясы және спектрлік-кинетикалық әдістермен сипатталды. Алынған тәжірибелік мәліметтер негізінде TiO2 құрамындағы LaFeO3 оптималды концентрациясы анықталды, бұл кезде максималды фотокаталитикалық белсенділік байқалады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В результате реализации научного проекта будет решена фундаментальная проблема влияния транспорта носителей заряда в наночастицах, нанотрубках и наностержнях TiO2 при расширении спектральной чувствительности наночастицами перовскита LaFeO3 или LaFeO3 допированных щелочноземельными элементами на процесс фотокаталитического разложения воды и деградации токсичных веществ. Это позволит получить новый, эффективный материал с высокими электротранспортными характеристиками, высокой поглощательной способностью в видимом диапазоне для фотокаталитического расщепления воды и деградации вредных веществ.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Ғылыми жобаны іске асыру нәтижесінде сілтілі жер элементтерімен легирленген LaFeO3 немесе LaFeO3 перовскит нанобөлшектерінің спектрлік сезімталдығын кеңейту кезінде TiO2 нанобөлшектеріне, нанотүтікшелерге және наноодтарға заряд тасымалдаушысының судың фотокаталитикалық ыдырауы және улы заттардың ыдырауына әсер етуінің фундаменталды мәселесі шешілетін болады.. Бұл судың фотокаталитикалық ыдырауы мен зиянды заттардың ыдырауы үшін көрінетін диапазонда жоғары электрлік тасымалдау сипаттамалары мен жоғары сіңіру қабілеті бар жаңа, тиімді материал алуға мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) : Не предусмотрено.

Level of implementation (in Kazakh) : Қарастырылмаған

Efficiency (in Russian) : В результате реализации проекта будет развиваться внутренняя и внешняя коллаборация с учеными из Назарбаев университета и МГУ им.М.В. Ломоносова (Лаборатория катализа и газовой электрохимии). Будет способствовать обмену опытом, обсуждению результатов, пользоваться современным оборудованием, что приведет не только к росту количества публикации участников проекта, но и повысит их качество. В результате откроются возможности нашим ученым, исследователям университетов, институтов работать совместно для реализации проектов по производству, хранению, транспортировке, использованию водорода и улучшения экологической обстановки в стране и мире. При достижении цели, проект имеет высокий потенциал для будущей коммерциализации технологии по производству водорода и очистки сточных вод от вредных веществ. В результате исполнения проекта будет осуществлена подготовка докторов философии, магистрантов и студентов. Темы диссертационных исследований и дипломных работ будут соответствовать направлению исследования данного проекта. Поэтому, полученные результаты в рамках проекта могут быть использованы исполнителями проекта для подготовки к занятиям и чтений лекции, при подготовке методических указаний для лабораторных работ студентов университета, а также для выполнения магистерских и докторских диссертации.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаны жүзеге асыру нәтижесінде Назарбаев Университеті және М.В. Ломоносов Мәскеу мемлекеттік университетінің (Катализ және газ электрохимиясы зертханасы) ғалымдармен ішкі және сыртқы ынтымақтастық дамиды. Бұл тәжірибе алмасуға, нәтижелерді талқылауға, заманауи құрал-жабдықтарды пайдалануға жағдай жасайды, бұл жобаға қатысушылардың басылымдар санын көбейтіп қана қоймай, олардың сапасын арттырады. Соның нәтижесінде сутегін өндіру, сақтау, тасымалдау және пайдалану жобаларын жүзеге асыру, елдегі және әлемдегі экологиялық жағдайды жақсарту үшін ғалымдарымыздың, университеттердің ғылыми қызметкерлері мен институттарының бірлесіп жұмыс істеуіне мүмкіндіктер ашылады. Мақсат орындалса, жобаның болашақта сутегі өндіру технологиясын коммерцияландыру және ағынды суларды зиянды заттардан тазарту мүмкіндігі жоғары. Жобаның нәтижесінде философия докторларын, магистранттар мен студенттерді даярлау жүзеге асырылатын болады. Диссертациялық зерттеулер мен дипломдық жұмыстардың тақырыптары осы жобаның зерттеу бағытына сәйкес болады. Сондықтан жоба аясында алынған нәтижелерді жобаны жүзеге асырушылар сабақтар мен дәрістерге дайындалу үшін, университет студенттерінің зертханалық жұмыстарына әдістемелік нұсқауларды дайындау кезінде, сонымен қатар магистрлік және докторлық диссертацияларды орындау үшін пайдалана алады.

Field of application (in Russian) : Материаловедение, фотокатализ, водородная энергетика

Field of application (in Kazakh) : Материалтану, фотокатализ, сутегі энергиясы