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) : Морфология поверхности была исследована методами СЭМ и ПЭМ. Элементный анализ был проведен методом фотоэлектронной рентгеновской спектроскопии. Исследование и идентификации структуры и фазового состава композитных материалов осуществлялась методами рентгеновской дифрактометрией Раман спектроскопии. Оптические свойства исследованы методами адсорбционной спектроскопии. Определение ширины запрещенной зоны осуществляли по диаграмме Тауца. Пористость материалов исследована методом низкотемпературной адсорбции азота, удельная площадь поверхности 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 в стандартной трехэлектродной ячейке. 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 морфологиясы СЭМ және ПЭМ әдістері арқылы зерттелді. Элементтік талдау фотоэлектрондық рентгендік спектроскопия әдісімен жүргізілді. Композиттік материалдардың құрылымы мен фазалық құрамын зерттеу және сәйкестендіру рентгендік дифрактометрия және Раман спектроскопия әдістері арқылы жүзеге асырылды. Оптикалық қасиеттер адсорбциялық спектроскопия әдістерімен зерттелді. Тыйым салынған аймақтың ені Тауц диаграммасы бойынша анықталды. Материалдардың кеуектілігі азоттың төмен температуралы адсорбциясы әдісімен зерттеліп, меншікті беткі аудан БЭТ әдісімен, ал кеуек көлемі BJH әдісімен анықталды. Нанокомпозиттік материалдардың электр-тасымалдау қасиеттері импеданстық спектроскопия әдісімен зерттелді. Материалдардың фотокаталитикалық қасиеттері стандартты үш электродты электролиттік ұяшықта модуляциялық вольтамперометрия әдісі арқылы зерттелді. Сонымен қатар, нанокомпозиттік материалдардың фотокаталитикалық белсенділігі метилен көк, конго қызыл және родамин B сияқты аниондық және катиондық бояғыштардың фотодеградациясы бойынша бағаланды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Отработана технология осаждения перовскита LaFeO3 на поверхность наностержней TiO2. Варьируя температурой гидротермального осаждения от 100°C до 200°C, получены наностержнийTiO2с различными геометрическими (длина и диаметр) характеристиками. Используя гидротермальный метод, спин-коутинг и электрохимическое осаждение,на поверхности наностержней TiO2 получены слои заданной концентрации перовскита LaFeO3. Подобран материал соптимальной морфологией и концентрацией перовскита LaFeO3 обладающий наилучшей фотокаталитической активностью. Фотокаталитическая активность оценена по фотодеградации красителя метиленовый синий, родамин В и Конго красный, а так же по фототоку, генерируемого с единицы площади активной поверхности. Подобраны конфигурации компонентов, обеспечивающие наилучшее электротранспортное свойство, разделения зарядов и спектральную чувствительность материала. Опубликовано 11 работ: 1 статья в рецензируемом научном издании по научному направлению проекта, входящего в 1 (первый) квартиль и имеющий процентиль по CiteScore в базе Scopus – 97 (в печати); 1 статья в рецензируемом, отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО РК; 9 статьи в материалах международных и республиканских конференций.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : LaFeO3 перовскитін TiO2 наноөзекшелерінің бетіне тұндыру технологиясы әзірленді. Гидротермалдық тұндыру температурасы 100°C-тан 200°C-қа дейін өзгертіле отырып, әртүрлі геометриялық (ұзындығы мен диаметрі) сипаттамалары бар TiO2 наноөзекшелері алынды. Гидротермалдық әдіс, спин-коутинг және электрохимиялық тұндыру тәсілдерін қолдану арқылы TiO2 наноөзекшелерінің бетінде берілген концентрациядағы LaFeO3 перовскит қабаттары алынды. Оптималды морфологиясы мен LaFeO₃ перовскитінің концентрациясына ие, ең жоғары фотокаталитикалық белсенділігі бар материал таңдап алынды. Фотокаталитикалық белсенділік метилен көк, родамин B және Конго қызыл бояғыштарының фотодеградациясы арқылы, сондай-ақ белсенді беттің бірлік ауданына келетін фототок шамасы бойынша бағаланды. Компоненттердің ең қолайлы электрлік тасымалдау қасиеттерін, зарядтардың бөлінуін және материалдың спектрлік сезімталдығын қамтамасыз ететін конфигурациялары таңдап алынды. Атқарылған жұмыстар бойынша жалпы 11 мақала жарияланды: жобаның ғылыми бағыты бойынша CiteScore Scopus мәліметтер базасында процентилі 97-ге ие, 1-квартильге кіретін рецензияланатын ғылыми журналда 1 мақала (басылымда); ҚР ҒжЖБМ ҒЖБССҚК ұсынған отандық рецензияланатын басылымда 1 мақала; халықаралық және республикалық конференциялар материалдарында 9 мақала.

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 заряд тасымалдаушылардың тасымалдануына перовскитті LaFeO3 немесе сілтілік-жер элементтерімен легирленген LaFeO3 нанобөлшектерімен кеңейтілген спектрлік сезімталдық кезінде TiO2 нанобөлшектерінде, нанотүтікшелерінде және наноөзекшелерінде әсер етуінің іргелі мәселесі шешіледі. Бұл судың фотокаталитикалық ыдырауы мен улы заттардың деградациясы процесінде жоғары электротранспорттық сипаттамаларға және көрінетін диапазонда жоғары жарық жұтушылық қабілетке ие жаңа, тиімді материал алуға мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) : Не предусмотрено

Level of implementation (in Kazakh) : Қарастырылмаған

Efficiency (in Russian) : Реализация проекта способствует развитию внутренней и внешней коллаборации с учеными из Рижского технического университета, Назарбаев университета и МГУ им.М.В. Ломоносова (Лаборатория катализа и газовой электрохимии) в лице Савилова С.В. Способствует обмену опытом, обсуждению результатов, пользоваться современным оборудованием, что привело к росту количества публикации участников проекта и повысило их качество. За текущий год, совместно было опубликовано более 4 научных работ входящих первые два квартиля в международные базы данных Web of scince и Scopus. Дальнейшее достижении цели проекта повысит потенциал для будущей коммерциализации технологии по производству водорода и очистки сточных вод от вредных веществ. В результате исполнения проекта осуществляется подготовка 2-х докторов философии, 3 магистрантов и 12 студентов. Темы диссертационных исследований и дипломных работ соответствуют 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 Рига техникалық университеті, Назарбаев университеті және М.В. Ломоносов атындағы Мәскеу мемлекеттік университетінің (Катализ және газ электрохимиясы зертханасы, жетекшісі - Савилов С.В.) ғалымдарымен ішкі және сыртқы ғылыми коллаборацияны дамытуға ықпал етеді. Бұл тәжірибе алмасуға, нәтижелерді талқылауға, заманауи зертханалық жабдықтарды қолдануға мүмкіндік беріп, жоба қатысушыларының ғылыми жарияланымдарының саны мен сапасының артуына әсер етті. Ағымдағы жылы халықаралық Web of Science және Scopus дерекқорларындағы алғашқы екі квартильге кіретін 4-тен астам бірлескен ғылыми мақала жарияланды. Жобаның мақсаттарына одан әрі қол жеткізу сутегіні өндіру мен ағынды суларды зиянды заттардан тазарту технологияларын коммерцияландыру әлеуетін арттырады. Жоба аясында 2 философия докторы (PhD), 3 магистрант және 12 студент даярлануда. Олардың диссертациялық және дипломдық зерттеу тақырыптары жобаның ғылыми бағытымен толық сәйкес келеді. Сондықтан жобаның нәтижелері университет студенттеріне арналған зертханалық жұмыстарға әдістемелік нұсқаулықтар дайындауда, дәрістер мен практикалық сабақтар өткізу барысында, сондай-ақ магистрлік және докторлық диссертацияларды орындау кезінде пайдаланылуы мүмкін.

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

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