The object of research, development or design (in Russian) : Композитные материалы на основе SrTiO₃:Al/SiO₂, SiO₂-аэрогеля и активированного угля из биоотходов, сочетающие адсорбционные и фотокаталитические свойства. Материалы предназначены для эффективного удаления органических загрязнителей, тяжелых металлов и углекислого газа из водных и газовых сред. В работе исследуются их текстурные и поверхностные характеристики, а также влияние метода синтеза и допирования на фотоактивность и сорбционную способность. Электронная структура SrTiO₃ и SrTiO₃:Al проанализирована методами теории функционала плотности (DFT) для определения взаимосвязи между энергетическими параметрами и фотокаталитической активностью.

The object of research, development or design (in Kazakh) : SrTiO₃:Al/SiO₂, SiO₂-аэрогель және биологиялық қалдықтардан алынған белсендірілген көмір негізіндегі композиттік материалдар, олар адсорбциялық және фотокаталитикалық қасиеттерді біріктіреді. Бұл материалдар су мен газ орталарынан органикалық ластағыштарды, ауыр металдарды және көмірқышқыл газын тиімді жоюға арналған. Жұмыста олардың текстуралық және беттік сипаттамалары, сондай-ақ синтездеу және легирлеу әдістерінің фотоактивтілік пен сорбциялық қабілетке әсері зерттелген. SrTiO₃ және SrTiO₃:Al электрондық құрылымы тығыздық функционалы теориясы (DFT) әдістерімен талданып, энергия параметрлері мен фотокаталитикалық белсенділік арасындағы өзара байланыс анықталды.

Aim of work (in Russian) : Разработка и исследование композитных материалов и адсорбентов на основе легированных оксидов и биоотходов для эффективной очистки воды и воздуха от органических загрязнителей, тяжелых металлов и углекислого газа.

Aim of work (in Kazakh) : Су мен ауаны органикалық ластағыштардан, ауыр металдар мен көмірқышқыл газынан тиімді тазартуға арналған легирленген оксидтер мен биологиялық қалдықтар негізіндегі композиттік материалдар мен адсорбенттерді әзірлеу және зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Синтез материалов выполнен методами химического осаждения, флюс-обработки, золь-гель-процесса, гидротермального синтеза и химической активации биоотходов. Структурные и поверхностные характеристики активированного угля исследованы методами рентгеноструктурного анализа (XRD), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), Раман-спектроскопии (Raman) и анализа по Брунауэру–Эмметту–Теллеру (BET). Фотокаталитические и адсорбционные испытания проведены в модельных растворах органических красителей, а электронная структура SrTiO₃ и SrTiO₃:Al изучена методами квантово-химического моделирования (DFT).

Методы исследования (на казахском) : Материалдар химиялық тұндыру, флюстік өңдеу, золь-гель процесі, гидротермалдық синтез және биоқалдықтарды химиялық активтеу әдістерімен синтезделді. Активтелген көмірдің құрылымдық және беттік қасиеттері рентгенқұрылымдық талдау (XRD), Фурье түрлендіру инфрақызыл спектроскопиясы (FTIR), Раман-спектроскопия (Raman) және Брунауэр–Эмметт–Теллер (BET) әдістерімен зерттелді. Фотокаталитикалық және адсорбциялық сынақтар органикалық бояғыштардың модельдік ерітінділерінде жүргізілді, ал SrTiO₃ және SrTiO₃:Al электрондық құрылымы кванттық-химиялық модельдеу (DFT) әдісімен зерттелді.

Obtained results and novelty (in Russian) : SrTiO₃, SrTiO₃:Al, SiO₂-аэрогель, SrTiO₃:Al/SiO₂ и белсендірілген көмір, полученный из рисовой шелухи, были синтезированы и исследованы с точки зрения их структурных, адсорбционных и фотокаталитических свойств. Установлено, что метод синтеза определяет морфологию и функциональные характеристики композитов: образец, полученный золь-гель методом, обладает высокой адсорбционной способностью, тогда как образец, синтезированный гидротермальным способом, отличается выраженной фотокаталитической активностью. Синергия процессов адсорбции и фотокатализа обеспечила удаление метиленового синего с эффективностью 90–100 % в различных водных матрицах. В многократных циклах очистки сточных вод Сорбулака снижение эффективности составило менее 10 %, что подтверждает устойчивость композита. Белсендірілген көмір из рисовой шелухи эффективно адсорбировал органические загрязнители и тяжелые металлы: в нейтральной среде эффективность достигала 86 %, тогда как в кислой снижалась. Эффективность очистки в различных водных образцах составляла 72–84 %, адсорбционная емкость — 363–400 мг/г. DFT-моделирование показало, что легирование SrTiO₃ алюминием приводит к расширению запрещённой зоны и улучшению разделения носителей заряда, что усиливает фотокаталитическую активность.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : SrTiO₃, SrTiO₃:Al, SiO₂-аэрогель, SrTiO₃:Al/SiO₂ және күріш қауызынан алынған белсендірілген көмір синтезделіп, олардың құрылымдық, адсорбциялық және фотокаталитикалық қасиеттері зерттелді. Синтездеу әдісі композиттердің морфологиясы мен функционалдық сипаттамаларын айқындайтыны анықталды: золь-гель әдісімен алынған үлгі жоғары адсорбциялық қабілетке ие болса, гидротермалдық әдіспен алынған үлгі фотокаталитикалық белсенділігімен ерекшеленді. Адсорбция–фотокатализ синергиясы метилен көгін әртүрлі су матрицаларында 90–100 % тиімділікпен жоюға мүмкіндік берді. Сорбулак сарқынды суларында жүргізілген көпциклді сынақтарда тиімділік 10 %-дан аз төмендеп, композиттің тұрақтылығы дәлелденді. Күріш қауызынан алынған белсендірілген көмір органикалық ластағыштар мен ауыр металдарды тиімді адсорбциялады: бейтарап ортада тиімділік 86 %-ға жетті, ал қышқыл ортада төмендеді. Әртүрлі су үлгілеріндегі тазалау тиімділігі 72–84 %, адсорбциялық сыйымдылығы 363–400 мг/г болды. DFT-модельдеу SrTiO₃ алюминиймен легирленгенде тыйым салынған зонаның кеңейіп, заряд тасымалдаушылардың бөлінуі жақсарғанын көрсетті, бұл фотокаталитикалық белсенділікті күшейтеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Полученные результаты формируют научные основы создания эффективных композитных материалов, сочетающих адсорбционные и фотокаталитические свойства для очистки воды и воздуха от органических загрязнителей, тяжелых металлов и углекислого газа. Разработанные методики синтеза и использование биоотходов как исходного сырья снижают себестоимость адсорбентов и повышают экологическую и экономическую эффективность технологии. Планируется масштабирование синтеза и испытание композитов под действием солнечного излучения в реальных условиях водоподготовки и газоочистки.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Алынған нәтижелер су мен ауаны органикалық ластағыштардан, ауыр металдар мен көмірқышқыл газынан тазартуға арналған адсорбциялық және фотокаталитикалық қасиеттерді біріктіретін тиімді композиттік материалдарды жасауға ғылыми негіз қалыптастырады. Әзірленген синтез әдістері мен биоқалдықтарды бастапқы шикізат ретінде қолдану адсорбенттердің өзіндік құнын төмендетіп, технологияның экологиялық және экономикалық тиімділігін арттырады. Алдағы уақытта композиттерді синтезді масштабтау және оларды күн сәулесінің әсерімен нақты су дайындау мен газ тазалау жағдайларында сынау жоспарлануда.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Разработанные композиты SrTiO₃:Al/SiO₂ и активированный уголь из рисовой шелухи показали высокую эффективность очистки воды. Композиты SG и HT обеспечивали удаление метиленового синего на уровне 88–98 % при дозировке 10 мг, при этом SG характеризовался преобладающей адсорбцией (до 52 %), а HT — более высокой фотокаталитической активностью (до 47 %) и суммарной эффективностью до 98 %. В сточной воде Сорбулак эффективность HT составляла 92–100 %, а снижение после шести циклов использования не превышало 10 %, что подтверждает устойчивость материала. Активированный уголь демонстрировал эффективность адсорбции 72–84 % в дистиллированной, речной, сточной и водопроводной воде при удельной сорбционной ёмкости 363–400 мг/г. Наилучшие показатели получены в дистиллированной воде (84 %), минимальные — в водопроводной (72 %) из-за конкуренции ионов.

Efficiency (in Kazakh) : SrTiO₃:Al/SiO₂ композиттері және күріш қауызынан алынған белсендірілген көмір су тазартуда жоғары тиімділік көрсетті. SG және HT композиттері метилен көгін 10 мг дозада 88–98 % деңгейінде жоя алды. SG материалының тиімділігі негізінен адсорбция есебінен (дейін 52 %), ал HT композитінде фотокаталитикалық белсенділік басым болды (дейін 47 %) және жалпы тазарту тиімділігі 98 %-ға жетті. Сорбулак сарқынды суында HT композитінің тиімділігі 92–100 % құрады, ал алты циклдық қолданудан кейінгі төмендеу 10 %-дан аспады, бұл материалдың тұрақтылығын дәлелдейді. Белсендірілген көмір дистилденген, өзен, сарқынды және ауыз суларында 72–84 % адсорбциялық тиімділік көрсетті, ал адсорбциялық сыйымдылығы 363–400 мг/г деңгейінде болды. Ең жоғары көрсеткіш дистилденген суда (84 %), ең төмені – ауыз суда (72 %) байқалды, бұл иондардың бәсекелестігімен түсіндіріледі.

Field of application (in Russian) : Область применения: результаты работы могут быть использованы при разработке технологий очистки природных и сточных вод, а также воздуха от органических загрязнителей и CO₂.

Field of application (in Kazakh) : Жұмыс нәтижелері табиғи және сарқынды суларды, сондай-ақ ауаны органикалық ластағыштар мен CO₂-ден тазарту технологияларын әзірлеуде пайдаланылуы мүмкін.