The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования являются фотокаталитические пленки и порошки оксидных полупроводников (Cu2O и CuBi2O4).

The object of research, development or design (in Kazakh) : Жобаның зерттеу объектілері жартылай өткізгіш оксидтердің (Cu2O және CuBi2O4) жұқа қабықтары мен ұнтақтары болып табылады.

Aim of work (in Russian) : Цель проекта – исследовать проблемы поглощения света и разделение зарядов в гетероструктурированных фотокатализаторах посредством манипулирования наноинтерфейса, на явлениях фотонного преобразования в связанных системах (фотоактивные полупроводники / «upconversion» материалы) и влияния внутреннего электрического поля. Фундаментальные исследования в сочетании с теоретическим моделированием потенциально приведет к высокой эффективности (STH) фотокаталитического разложения воды.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты— гетероқұрылымдық фотокатализаторлардағы жарықтың жұтылуы мен зарядтардың ажырауы мәселелерін наноинтефейстерді өзгерту, фотондардың “upconversion” материалдарда түрөзгерісі мен ішкі электр кернеу әсері тұрғысында зерттеу. Фундаменталды зерттеулер мен теоретикалық модельдеу жоғары фотокаталитикалық тиімділікке (STH) әкеледі.

Методы исследования (на русском) : В работе используется методы электрохимического осаждения тонких пленок в трехэлеткродной ячейке, и методы мокрой химии для синтеза порошков оксидных полупроводников. Морфология поверхности синтезируемых полупроводников (Cu2O и CuBi2O4) контролировалась с помощью электронного и атомно силового микроскопа. Исследования фазовой идентичности, кристалличности, и химического состава проводили на установках рентгеноструктурного анализа и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Оптические и электронные свойства полученных образцов исследовались на UV-vis спектрофотометре. Фотокаталитическая активность, стабильность, явления переноса зарядов в образцах исследовалась в трехэлектродной ячейке с использованием потенциостата и солнечного симулятора с монохроматором, проводились следующие измерения: CV (Cyclic voltammetry), PEC (photoelectrochemical cell measurements), EIS (electrochemical impedance spectroscopy).

Методы исследования (на казахском) : Жұмыста жұқа қабықтарды үш-электродты ұяшықта тұндыру әдісі қолданылды. Синтезделетін қабық-ұнтақтың беткі морфологиясы электронды және атомдық-күш микроскопты қолдану арқылы басқарылды. Фаза, кристалдық құрылым мен химиялық құрам рентген құрылымдық және рентген фотоэлектронды спектроскопия арқылы зерттелді. Оптикалық және электрондық қасиеттер UV-vis спектрофотометрде зерттелді. Фотокатализдік белсенділік, тұрақтылық, зарядтардың қосғалысы үш-элетродты ұяшықта потенциостат пен күн симуляторын қолдана отырып келесе тесттерді өткізу арқылы анықталды: CV (Cyclic voltammetry), PEC (photoelectrochemical cell measurements), EIS (electrochemical impedance spectroscopy).

Obtained results and novelty (in Russian) : В ходе выполнения проекта были отработаны методы получения тонких фотокаталитических пленок оксидных полупроводников для разложения воды под действием света. В первом квартале была выявлена зависимость параметров электрохимического осаждения на рост гемиоксида меди (Cu2O), и влияние параметров синтеза (pH, температура электролита, потенциал и пр.) на кристалличность, морфологию поверхности и фотокаталитическую активность. Были синтезированы порошки гемиоксида меди различной формы, размера методом мокрой химии. Отработана методика переноса порошков на проводящую подложку для измерения PEC. Во втором квартале были отработаны методы получения тонких пленок CuBi2O4, выявлены критические параметры синтеза влияющие на фазовый состав, фотокаталитическую активность, однородность полученных пленок. Были синтезированы гетероструктурные фотокаталитические системы на основе гемиоксида меди (Cu2O), такие как Сu2O/CuO, Cu2O/ZnO, Cu2O/CdS. Для осаждения вторичного компонента использовались различные подходы, такие как гидротермальный метод осаждения, спинкоутинг, электрохимическое осаждение и дропкастинг.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаны жүзеге асыру кезінде жарық әсерінен суды ыдырататын өте жұқа фотокаталитикалық жартылай өткізгіштерды алудық әдістері қарастырылды. Бірінші кварталда мыс гемиоксидінің түзілуінің электрохимиялық тұндыру параметрлеріне тәуелді екендігі және синтез параметрлерінің (pH, электролит температурасы, потенциал және т.б.) кристалл құрылымға, беттің морфологиясына және фотокаталитикалық белсенділікке әсері анықталды. Сұйықтық негізіндегі химия әдісі арқылы мыс гемиоксиді ұнтағы синтезделді. PEC өлшемдерін алу үшін ұнтақты субстрат бетіне қондыру жүзеге асырылды. Екінші кварталда CuBi2O4 жұқа қабығын алу жүзеге асырылды, фазаға, фотокатализдік белсенділікке, біркелкілікке әсер ететін параметрлер анықталды. Мыс гемиоксидіне негізделген (Cu2O) Сu2O/CuO, Cu2O/ZnO, Cu2O/CdS гетероқұрылымдары синтезделді. Екінші компонентті синтездеу үшін гидротермальдық тұндыру, спинкоутинг, электрохимиялық тұндыру және дропкастинг әдістері қолданылды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В рамках проекта используется недорогой, распространённый и нетоксичный материал (Cu) для синтеза фотокатода Cu2O. Методы получения фотокатализатора на его основе, являются энергоэффективными и возможны при крупномасштабном производстве. Перспективность фотокатода CuBi2O4 обусловлена его высоким теоретическим потолком фототока, но из-за высокой рекомбинации и малой подвижности носителей заряда остается недостижимым, так в проекте рассматриваются различные подходы для достижения теоретического максимума.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жоба бойынша Cu2O фотокатодын синтездеуге арзан, кең таралған және улы емес материал (Cu) қолданылады. Оның негізінде алынатын фотокатализаторды өндіру энегиялық түрде тиімді және үлкен көлемдерге масштабтауға икемді келеді. CuBi2O4 фотокатадының перспективтілігі оның жоғары теоретикалық ток күшінде болып табылғанымен, оған жету өте жоғары рекомбинация мен зарядтардың баяуланған қозғалысына байланысты өте қиын, сондықтан жоба теоретикалық максимумға жету жолдарын қарастырады.

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Орындалмаған

Efficiency (in Russian) : Полученные фотокаталитические системы на основе оксидных полупроводников (Cu2O, CuBi2O4) позволять повысить эффективность разложения воды под действием света, а результаты проекта предоставят данные о процессах происходящих как на поверхности, так и на границе раздела фаз в гетероструктурных фотокатализаторов, что позволит выйти нам на новый уровень в понимании синтеза и дизайна подобных фотокаталитических систем.

Efficiency (in Kazakh) : Жартылай өткізгіш оксидтер (Cu2O, CuBi2O4) негізінде синтезделген фотокатализдік жүйелер судың күн сәулесіне арқылы ыдырауының тиімділігін арттыруға мүмкіндік берсе, жобаның нәтижелері оксид қабықтардың бетіндегі және гетероқұрылымдық фотокатализаторлардың фазалық бөліну шекарасындағы болып жатқан процестер туралы мәліметтер береді де, осыған ұқсас фотокатализдік жүйелердің синтезі мен жобалау туралы түсінікті жаңа деңгейге көтереді.

Field of application (in Russian) : Полученные результаты потенциально применимы в области зеленой энергетики и нефтеперерабатывающей индустрии.

Field of application (in Kazakh) : Алынған нәтижелер жасыл энергетика мен мұнай өңдеу салаларында қолданыла алады.