ИСТИНА

Отчет по 1 этапу работ по проекту, 2021 г., ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ. В настоящее время наиболее перспективными методами восстановления CO2, с точки зрения энергоэффективности, являются методы фотокаталитического, фотоэлектрохимического и электрохимического восстановления. При этом в большинстве случаев получают ряд органических соединений C1: CO, CH4, CH3OH, HCHO, HCOOH. Однако соединения с двумя атомами углерода (C2) являются более энергетически выгодными и целесообразно стремится именно к увеличению селективности образования более энергоемких С2 соединений: С2H5OH, C2H4, CH3COOH, C2H6. Для решения обозначенной проблемы в рамках данного проекта предлагается разработка физико-химических и технологических основ для создания составных наноструктур на основе массивов нанотрубчатого анодного оксида титана (НТАОТ) и наноструктур оксида меди переменного состава (CuxO). При этом предполагается получение научно обоснованного синергетического эффекта при использовании данных фотоэлектрокаталитических структур для энергоэффективных процессов восстановления углекислого газа до энергоемких углеводородных соединений, заключающегося в возможности ограничения процессов рекомбинации за счёт управления геометрическими параметрами наноструктур и более эффективного разделения зарядов вследствие формирования p-n перехода, а также для повышения фотоактивности данных структур в видимом диапазоне света и блокировки фотокоррозии оксида меди. Детальное исследование структурных, оптических, электрофизических, парамагнитных и фотокаталитических свойств полученных образцов, возможность диагностики радикалов и управления их основными параметрами с использованием всех современных возможностей метода электронного парамагнитного резонанса и собственных наработок авторского коллектива, среди которых определение с помощью метода ЭПР положения уровней радикалов в запрещенной зоне полупроводников и величины самой запрещенной зоны, а также разработка модели фотоэлектронных процессов в нанотрубках оксида титана, в основе которой будут лежать фотоиндуцированные перестройки в системе радикалов и сравнение экспериментальных результатов и выводов модели позволят существенно расширить существующие в настоящее время представления о свойствах нанообъектов и будут иметь важное значение для применения в области экологии. В целом такой междисциплинарный подход будет применен впервые.