ИСТИНА

Данная работа посвящена разработке энергосберегающих функциональных материалов на основе диоксида титана, на поверхности которых происходит деградация токсичных примесей, вирусов и бактерий под действием освещения в видимом диапазоне света, продолжающаяся и после прекращения светового воздействия. В предлагаемых структурах устранены имеющиеся на сегодняшний день недостатки фотокатализаторов на основе оксидов металлов, связанные в первую очередь с необходимостью либо непрерывного освещения в видимом диапазоне и низкой скоростью фотокатализа, либо требующие фотовоздействия в УФ диапазоне. Также в большинстве случаев фотокатализаторы характеризуются деградацией каталитических свойств в процессе хранения. Разрабатываемые наносистемы предназначены, в первую очередь, для применения их в сферах экологии (очистка окружающей среды) и биомедицины (самостерилизация различных поверхностей). Спектры ЭПР регистрировали с помощью ЭПР-спектрометра BRUKER ELEXSYS 500 (X-диапазон) при 300 K в тонкостенных кварцевых ампулах. Освещение образцов осуществляли с помощью ртутной лампы BRUKER ELEXSYS ER 202 UV. В работе были использованы собственные оригинальные методы исследования полученных структур, которые позволяют определить положение уровней радикалов в запрещенной зоне полупроводников; исследовать «in situ» процесс фотокатализа в резонаторе ЭПР-спектрометра и получить уникальную информацию, о конкретных радикалах непосредственно определяющих высокую фотокаталитическую активность образцов; зафиксировать эффекты разделения и накопления заряда. Для определения фотокаталитической (окислительной) способности фотокатализаторов была использована реакция фотодеструкции красителя Родамин 6Ж. За изменением поверхностной концентрации красителя следили по величине диффузного отражения на длине волны, соответствующей максимуму поглощения адсорбированного красителя, которая затем пересчитывалась в величину, пропорциональную поверхностной концентрации, по формуле Кубелки-Мунка. Для изучения фотобиоцидных свойств чашка Петри с образцом заполнялась раствором, содержащем бактерии E.coli. Проводился подсчет колоний бактерий при освещении и в темновых условиях. Изучены структурные, электронные и фотокаталитические свойства синтезированных золь-гель методом наногетероструктур на основе TiO2 (TiO2/MoO3, TiO2/WO3, TiO2/V2O5, TiO2/MoO3/V2O5, TiO2/MoO3/WO3), а также синтезированных методом пиролиза аэрозолей микросфер (TiO2/MoO3, TiO2/WO3, TiO2/V2O5, TiO2/MoO3/V2O5, TiO2/MoO3/WO3, TiO2/MoO3/V2O5/WO3). Установлено, что основным типом радикалов в исследуемых образцах являются Ti3+/кислородные вакансии, N• радикалы, Mo5+ и V4+ центры. Наилучшей окислительной активностью и выраженными патофизиологическими свойствами обладали структуры, состоящие из трех и четырех оксидов металлов. Так, например, количество колоний бактерий, выросших на поверхности предварительно освещенного фотокатализатора TiO2/MoO3/V2O5/WO3, было на полтора порядка величины меньше, чем для неосвещенной поверхности. Таким образом, в образцах формируется система центров захвата фотоэлектронов, которые характеризуются различными временами жизни в контакте с молекулярным кислородом, что делает возможным генерацию пероксидных соединений с высокой эффективностью в течение длительного промежутка времени после освещения.