Спектральні та фотохімічні властивості метал-напівпровідникових нанокомпозитів на основі ZnO та CdS

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ ІМ. Л.В. ПИСАРЖЕВСЬКОГО

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

СПЕКТРАЛЬНІ ТА ФОТОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛ-НАПІВПРОВІДНИКОВИХ НАНОКОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ ZnO ТА CdS

Спеціальність: Фізична хімія

ШВАЛАГІН ВІТАЛІЙ ВАСИЛЬОВИЧ

Київ, 2005 рік

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Наночастинки напівпровідників є об'єктами дослідження кількох напрямків фізики, хімії і матеріалознавства, які стрімко розвиваються протягом двох останніх десятиріч. Аналіз літератури свідчить, що деякі важливі питання фотоніки наночастинок напівпровідників залишаються розробленими недостатньо. Серед таких питань - вплив квантових розмірних ефектів на фотохімічну поведінку напівпровідникових нанокристалів і пошук можливостей подальшого підвищення ефективності функціонування фотокаталітичних систем на їх основі. Остання із зазначених проблем може бути вирішена декількома шляхами. Загальним в них є спроба створити складні бінарні, зокрема, метал-напівпровідникові наноструктурні системи, в яких можна було б підвищити ступінь розділення фотогенерованих зарядів. Відомо, що необхідною умовою ефективного перебігу багатьох відновних процесів за участю фотогенерованих електронів зони провідності напівпровідникових кристалів є наявність в системі додаткових каталізаторів - металів, роль яких полягає в акумулюванні електронів і полегшенні їх переносу на субстрати фотокаталітичного перетворення. Перспективним методом одержання подібних нанокомпозитів є відновлення сполук металів, адсорбованих на поверхні напівпровідникових кристалів або наноструктур. У випадку фотоактивних напівпровідників, таких як CdS, TiO2, ZnО, ZnS та ін., метал може бути осаджений на поверхню напівпровідника в процесі фотокаталітичного відновлення його іонів. Таким чином, систематичне дослідження процесів фотохімічного утворення метал-напівпровідникових нанокомпозитів на основі наночастинок ZnO і CdS, та вивчення їх спектральних і фотохімічних властивостей є актуальним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась згідно з планами відомчих тем відділу фотохімії Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України “Вплив квантових розмірних ефектів в напівпровідникових наноструктурних матеріалах на електронні процеси і фотокаталітичні реакції в системах на їх основі” (№ держреєстрації 0101 U002694), “Розробка нових напівпровідникових наноструктурних матеріалів - світлочутливих компонентів високоефективних фотокаталітичних редокс-систем” (№ держреєстрації 0104 U000189) та проекту “Фізико-хімічні аспекти створення нових наноструктурних фотокаталізаторів” (№ держреєстрації 0103 U006608), що виконується в рамках комплексної програми НАН України з фундаментальних досліджень “Наносистеми, наноматеріали та нанотехнології”.

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження полягала у встановленні особливостей фотокаталітичної поведінки нанорозмірних кристалів ZnO і CdS в реакціях відновлення катіонів металів (Ag, Cu, Zn, Cd, Ni та ін.), дослідженні та інтерпретації спектральних властивостей метал-напівпровідникових нанокомпозитів, що утворюються в ході цих реакцій, а також у вивченні особливостей фотокаталітичної дії метал-напівпровідникових нанокомпозитів у відновних процесах.

Для досягнення мети роботи необхідно було вирішити наступні наукові завдання:

а) встановити природу факторів, що впливають на процеси формування нанокристалів ZnO і CdS у спиртових та водних розчинах, оптимізувати методики синтезу стабілізованих напівпровідникових нанокристалів заданого розміру;

б) дослідити спектральні властивості нанокристалів ZnO і CdS різного розміру, визначити їх основні електрофізичні параметри;

в) з'ясувати вплив опромінення на оптичні властивості нанокристалів ZnO і CdS;

г) дослідити фотокаталітичні властивості нанокристалів ZnO і CdS в реакціях відновлення солей Ag(I), Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), In(ІІІ), Ni(ІІ), Co(ІІ), Fe(ІІ), а також їх сумішей, визначити природу та основні параметри смуг поглинання ультрадисперсних металів, що утворюються в фотокаталітичних процесах, встановити вплив опромінення на спектральні властивості утворених нанокомпозитів;

д) дослідити фотохімічні властивості одержаних метал-напівпровідникових нанокомпозитів у відновних реакціях, зокрема, в процесах відновлення іонів металів і нітробензолу в спиртових середовищах та одержання молекулярного водню із водних розчинів електронодонорів.

Об'єктами дослідження є спиртові та водні колоїдні розчини оксиду цинку та сульфіду кадмію, що містять сполуки металів (Ag, Cu, Cd, Zn, Pb, In, Ni, Co, Fe) та інші добавки (електронодонорні сполуки, сенсибілізатори тощо). Предметом дослідження є спектральні характеристики цих розчинів, а також фотохімічні і фотокаталітичні перетворення, що відбуваються в них при дії стаціонарного опромінення ближнім УФ та видимим світлом.

Методи дослідження: спектрофотометрія (реєстрація спектрів поглинання розчинів в ближній УФ та видимій ділянках спектра), стаціонарний фотоліз (опромінення світлом УФ та видимого діапазону), газова хроматографія, хімічний та рентгенофазовий аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів:

- В роботі вперше встановлено існування кореляції між розміром нанокристалів ZnO та їх стабільністю до катодної фотокорозії. Виявлено симбатний вплив квантових ефектів просторового обмеження екситона та фотоіндукованої катодної поляризації на перебіг відновних процесів за участю фотогенерованих електронів зони провідності нанокристалів ZnO;

- Проведено аналіз еволюції спектральних характеристик композитних наночастинок ZnOAg в процесі їх формування. Встановлена можливість спектральної сенсибілізації нанокристалів ZnO барвником метиленовим блакитним, яка дозволяє проводити реакцію відновлення Ag(I) при дії видимого світла. Виявлено фотокаталітичну активність нанокомпозиту ZnOAg в реакції відновлення Cu(II) у спиртових розчинах;

- Встановлено фотокаталітичну активність нанокомпозиту ZnOCu в реакції відновлення нітробензолу до аніліну в спиртових розчинах;

- Вперше фотохімічно одержані метал-напівпровідникові нанокомпозити ZnOAgCu, ZnOAgCd, ZnOAgZn, досліджено кінетику їх утворення, вивчені спектральні властивості;

- Встановлено, що швидкість фотокаталітичного відновлення катіонів Cd(II) на поверхні наночастинок CdS зростає при зменшенні розміру нано-кристалів напівпровідника. Показано, що це явище обумовлено квантовими розмірними ефектами, зокрема, зростанням потенціалу зони провідності при зменшенні розміру частинок напівпровідника;

- Одержані метал-напівпровідникові нанокомпозити CdSNi, CdSCo, CdSFe та ін., встановлено їх фотокаталітичну активність в реакції виділення молекулярного водню з водних розчинів сульфіту натрію.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані в роботі методи регулювання розміру напівпровідникових нанокристалів можуть бути використані при синтезі інших матеріалів з напівпровідниковими властивостями. Отримано низку подвійних і потрійних (біметалічних) метал-напівпровідникових нанокомпозитів, що можуть знайти застосування як фотокаталізатори та каталізатори редокс-процесів.

Системи, що містять наночастинки ZnO, нітрат срібла та метиленовий блакитний, можуть бути використані для створення нових наноструктурованих середовищ для оптичної реєстрації інформації. Отримані в роботі наноструктури типу CdSNi, CdSCo і CdSFe є перспективними об'єктами для створення фотокаталітичних систем виділення молекулярного водню.

Особистий внесок здобувача. Основні експериментальні результати отримані особисто автором. Постановка дослідження і обговорення одержаних результатів проводились спільно з науковим керівником роботи д. х. н. С.Я. Кучмієм, а також з к. х. н. О.Л. Строюком.

Співавтори публікацій к. х. н. О.Є. Раєвська та Г.В. Коржак брали участь в постановці окремих експериментів та обговоренні отриманих результатів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались на Всеукраїнській конференції молодих вчених з актуальних питань хімії (Київ, 2003 р.), Відкритій всеукраїнській конференції молодих вчених та науковців “Сучасні питання матеріалознавства” (Харків, 2003 р.), Міжнародній конференції студентів та аспірантів “Сучасні напрямки розвитку хімії” (Одеса, 2004 р.), Міжнародній школі-семінарі для молодих учених “Наноматеріали у хімії та біології” (Київ, 2004 р.), XVI Українській конференції з неорганічної хімії (Ужгород, 2004 р.), Конференції “Нанорозмірні системи. Електронна, атомна будова і властивості” “НАНСИС 2004” (Київ, 2004 р.), IX Polish-Ukrainian Symposium and Polish-Ukrainian-Russian Workshop “Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and Their Technological Applications” (Sandomierz, Poland, 2005), а також на щорічних конференціях-конкурсах молодих учених Інституту фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевського НАН України (2004, 2005 рр.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 8 статей та тези 8 доповідей.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, 8 розділів, висновків та списку літератури. Роботу викладено на 138 сторінках друкованого тексту, вона містить 9 таблиць і 61 рисунок. Бібліографія складає 242 джерела.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано її мету та задачі, окреслено наукову новизну одержаних результатів та їх практичну значимість.

В першому розділі подано огляд літератури, в якому проведено аналіз методів одержання та фізико-хімічних властивостей нанорозмірних частинок (НЧ) напівпровідників, динаміки первинного розділення фотогенерованих в них зарядів, методів розширення спектральної області світлочутливості широкозонних напівпровідників. Обговорені результати дослідження процесів утворення метал-напівпровідникових нанокомпозитів, особливості їх електронної будови, розділення фотогенерованих зарядів між компонентами композиту, розглянуто приклади фотокаталітичних редокс-процесів за їх участю.

В другому розділі описано методи дослідження, які були використані в роботі, наведено методики синтезу наночастинок ZnO та CdS, обговорені їх спектральні характеристики, викладені методики фотохімічних експериментів.

В третьому розділі представлені результати дослідження фотохімічної поведінки наночастинок ZnO в ізопропанольних та етанольних розчинах в умовах стаціонарного опромінення.

Показано, що при стаціонарному опроміненні деаерованих спиртових колоїдів ZnO світлом з 310-390 нм спостерігається гіпсохромний зсув краю довгохвильової смуги поглинання колоїдів, відомий під назвою динамічного ефекту Бурштейна-Мосса.

Цей зсув виникає внаслідок накопичення нанокристалами ZnO надлишкових електронів, яке стає можливим завдяки швидкому захопленню фотогенерованих дірок молекулами спирту (реакція 2).

При витрачанні надлишкового заряду, наприклад в реакції з киснем (3), смуга поглинання повертається у вихідне положення:

Показано, що зсув Бурштейна-Мосса ДЕВ 0,2 еВ відповідає накопиченню кожною наночастинкою ZnO 3-5 надлишкових електронів. Нано-кристал, що несе надлишковий заряд, є мікроаналогом катодно поляризованого електрода, отже, можна говорити про явище фотоіндукованої катодної поляризації оксиду цинку. Наночастинки ZnO, що перебувають в стані поляризації, здатні до відновної фотокорозії (реакція 4) з утворенням металевого Zn, який поглинає світло видимого діапазону:

Швидкість цього процесу (яку вимірювали як приріст оптичної густини розчину при = 375 нм після 60 хв. опромінення (D60)) збільшується прямо пропорційно зростанню ширини забороненої зони (Eg) наночастинок ZnO, що обумовлено підсиленням ефекту просторового обмеження екситона при зменшенні розміру кристалів напівпровідника від 6,0 до 4,4 нм. Показано, що зростання швидкості фотокорозії зумовлено розмір-залежною зміною потенціалу зони провідності ZnO (ECB), який при розмірі наночастинок меншим за 6,0 нм в умовах катодної поляризації напівпровідника може перевищити потенціал відновного розкладу Еcorr = -0,8.

Отже на прикладі процесу фотоіндукованої відновної корозії наночастинок ZnO вперше продемонстрована можливість симбатного впливу квантових розмірних ефектів і явища катодної поляризації на швидкість фотохімічної реакції за участю наночастинок напівпровідників.

В четвертому розділі розглядаються закономірності фотокаталітичного утворення нанокомпозиту ZnOAg в спиртових розчинах. Опромінення деаерованих ізопропанольних розчинів наночастинок ZnO в присутності сполук Ag(І) світлом з 310-370 нм приводить до формування в спектрі колоїду ZnO смуги плазмонно-резонансного поглинання з максимумом в діапазоні 390-430 нм, притаманної наночастинкам металевого срібла. Досліджені основні кінетичні закономірності вказаної реакції, визначені квантові виходи утворення Ag0 в різних умовах.

Досліджено еволюцію спектральних властивостей нанокомпозиту ZnOAg в процесі його утворення, яка полягає у зсуві максимуму смуги плазмонного резонансу срібла в короткохвильову сторону та її звуженні. Показано, що ці зміни пов'язані з накопиченням композитними наночастинками надлишкових електронів. Так, зсув максимуму смуги плазмонного резонансу Ag від 428 до 403 нм відповідає накопиченню до 4 електронів кожною частинкою ZnOAg. Фотокаталітичне відновлення Ag(I). Показано можливість проведення фотохімічного синтезу нанокомпозиту ZnOAg при дії видимого світла (460 нм), що поглинається барвником - метиленовим блакитним. На підставі аналізу експериментальних і літературних даних зроблений висновок, що ключовою стадією процесу сенсибілізації є перенос електрона від синглетно-збудженого барвника до наночастинок ZnO. Інжектовані в напівпровідник електрони далі відновлюють Ag(I) та молекули барвника.

Встановлено, що нанокомпозит ZnOAg є більш активним фотокаталізато-ром відновлення Cu(II) ізопропанолом, ніж індивідуальні наночастинки ZnO. Завдяки наявності частинок срібла на поверхні ZnO не тільки значно підвищується швидкість фотовідновлення Cu(II), але й стає можливим перебіг цього процесу в розчинах, насичених киснем повітря.

В п'ятому розділі викладені результати дослідження процесів утворення нанокомпозиту ZnOCu при фотокаталітичному відновленні Cu(II) спиртами на поверхні наночастинок ZnO. Визначені параметри смуг плазмонного резонансу наночастинок міді, що формуються в процесі цієї фотокаталітичної реакції. В ході утворення композиту спостерігається гіпсохромний зсув максимуму смуги плазмонного резонансу Cu0 та краю смуги поглинання ZnO, що свідчить про накопичення надлишкових електронів в об'ємі композитних наночастинок ZnOCu.

Встановлено, що наночастинки ZnO і ZnOCu проявляють фото-каталітичну активність в реакції відновлення нітробензолу до аніліну в спиртових розчинах. Швидкість цього процесу за участю нанокомпозиту ZnOCu, що утворюється при фотовідновленні Cu(ІІ) на поверхні оксиду цинку, є в 5-7 разів більшою, аніж у випадку фотохімічного відновлення нітробензолу за відсутності фотокаталізатора, і в 2 рази - за участю індивідуальних наночастинок ZnO.

Встановлено фотокаталітичну активність наночастинок ZnO в реакціях відновлення Pb(ІІ) та In(ІІІ) в спиртових розчинах і показано, що необхідною умовою ефективного перебігу цих процесів є накопичення наночастинками ZnO надлишкового заряду та їх перехід у катодно-поляризований стан.

В шостому розділі описано процеси фотохімічного утворення потрійних біметалічних метал-напівпровідникових наноструктур на основі наночастинок ZnO, Ag(І) та ряду двовалентних іонів - Cu(II), Cd(II) і Zn(ІІ). Показано, що на початковому етапі синтезу цих нанокомпозитів відбувається фотовідновлення переважно іонів срібла.

Подальше опромінення системи приводить до фотовідновлення другого металу, який осаджується на поверхні попередньо сформованих наночастинок срібла. На основі аналізу спектральних властивостей нанокомпозиту ZnOAgCu зроблений висновок, що при сумісному відновленні Ag(І) і Cu(ІІ) на поверхні наночастинок ZnO утворюється композит, в якому металева компонента утворює структуру типу "ядро (Ag) - оболонка (Cu)". Досліджено взаємозв'язок між вихідними концентраціями Ag(І) і Cu(ІІ) та параметрами смуг плазмонного резонансу наночастинок срібла, які формуються на початкових етапах фотовідновлення.

Встановлено, що при фотохімічному синтезі потрійного нанокомпозиту ZnOAgCd максимум смуги плазмонного резонансу Ag0 зазнає гіпсохромного зсуву, вираженого набагато сильніше, ніж у випадку нанокомпозиту ZnOAg, що може бути пов'язане із частковим переносом електронної густини від Cd0 до наночастинок Ag0.

В сьомому розділі наведено результати дослідження фотокаталітичної активності наночастинок CdS в реакції відновлення Cd(IІ). Зниження квантового виходу фотопроцесу при підвищенні вмісту Cd(II) може бути пов'язане зі зміщенням ЕСВ наночастинок CdS в позитивну сторону та зростанням ефективності випромінювальної рекомбінації фотогенерованих зарядів внаслідок адсорбції іонів кадмію на поверхні напівпровідника. Показано, що питома швидкість (тобто швидкість, віднесена до загальної поверхні частинок CdS у реакційній суміші) зростає при зменшенні розміру наночастинок CdS від 6,0 до 3,6 нм. На підставі аналізу енергетичної діаграми фотокаталітичних систем на основі наночастинок CdS різного розміру показано, що причиною виявленої залежності можуть бути квантові розмірні ефекти, а саме - зростання ECB при зменшенні розміру наночастинок напів-провідника.

У восьмому розділі викладені результати вивчення фотокаталітичної активності наночастинок CdS в реакціях відновлення катіонів ряду металів (Ме, Ni, Co, Fe, Cd, Zn) у водних розчинах сульфіту натрію. Показано, що ці процеси приводять до формування нанокомпозитів CdSМе, які проявляють фотокаталітичну активність в реакції виділення водню з водних розчинів Na2SO3. Встановлено, що фотокаталітична активність нано-композитів CdSМе зменшується в ряду металів Ni, Co, Fe, Cd, Zn симбатно зі зростанням перенапруги виділення Н2 на відповідних металевих електродах.

На прикладі найактивнішого нанокомпозиту - CdSNi досліджені основні кінетичні закономірності цієї реакції, а саме, залежність квантового виходу від концентрації CdS, NiSO4, Na2SO3, I0 та температури.

Показано, що сульфід кадмію здатний до відновлення іонів Ni2+ лише у нанорозмірному стані. Встановлено, що залежність квантового виходу від вихідної концентрації Ni2+ описується кривою з максимумом, який знаходиться при 5-10 мол. та Ni2+ по відношенню до наночастинок CdS. Зниження квантового виходу фотокаталітичного виділення водню при 10 мол. може бути пов'язано із зменшенням активності нікелю як каталізатора темнових стадій фотопроцесу при збільшенні розміру його частинок.

Запропоновано схему утворення та дії композитних метал-напівпровідникових фотокаталізаторів виділення молекулярного водню на основі наночастинок CdS.

ВИСНОВКИ

1. В роботі проведено систематичне дослідження процесів фотохімічного утворення метал-напівпровідникових нанокомпозитів на основі наночастинок ZnO і CdS, їх спектральних характеристик і фотохімічної поведінки. На прикладі декількох процесів з'ясовані закономірності фотокаталітичної дії наноструктурних метал-напівпровідникових композитів у відновних реакціях;

2. Виявлено фактори, які визначають розмір та агрегаційну стабільність колоїдів ZnO в етанольних та ізопропанольних розчинах. Показано, що стаціонарне опромінення колоїдів ZnO призводить до гіпсохромного зсуву довгохвильового краю смуги поглинання напівпровідника, зумовленого накопиченням наночастинками ZnO надлишко-вого негативного заряду (ефект Бурштейна-Мосса). Встановлено, що такі катодно-поляризовані нанокристали ZnO з розміром частинок меншим за 6,0 нм можуть зазнавати відновлювальної фотокорозії. Показано, що збільшення швидкості фотокорозії, яке спостерігається при зменшенні розміру частинок оксиду цинку від 6,0 до 4,4 нм, обумовлено проявом квантових розмірних ефектів, а саме зростанням потенціалу зони провідності напівпровідника;

3. Показано, що нанокристалам ZnO притаманна висока фотокаталітична активність в реакції відновлення іонів Ag(І) спиртами. На підставі аналізу змін параметрів смуг плазмонно-резонансного поглинання утворених наночастинок срібла показано, що продуктом фотокаталітичної реакції є композитні наночастинки ZnOAg. Із врахуванням кінетичних закономірностей перебігу фотокаталітичного процесу в деаерованих та насичених повітрям розчинах запропоновано вірогідний механізм, згідно з яким процес має автокаталітичний характер;

4. Встановлено можливість фотокаталітичного синтезу нанокомпозиту ZnOAg при дії видимого світла, яке поглинається фотосенсибілізатором - метиленовим блакитним. Запропоновано вірогідний механізм процесу і показано, що сенсибілізація здійснюється шляхом інжектування електронів від синглетно-збуджених молекул барвника в зону провідності наночастинок оксиду цинку; колоїд електрон поляризація

5. Показано, що нанокристали ZnO проявляють фотокаталітичну активність в реакціях відновлення Cu(II), Pb(II) та In(IIІ) в спиртових розчинах. Визначені основні параметри смуг плазмонно-резонансного поглинання нано-частинок міді у складі композиту ZnOCu, який формується в процесі фото-відновлення Cu(II), оцінено їх розмір. Показано, що фотокаталітичне відновлення Pb(II) та In(IIІ) можливе лише після накопичення наночастинками оксиду цинку надлишкових електронів, тобто за умов катодної поляризації напівпровідника;

6. Встановлено можливість фотокаталітичного одержання потрійних біметалічних нанокомпозитів ZnOAgCu, ZnOAgCd і ZnOAgZn у спиртових розчинах. У випадку композиту ZnOAgCu встановлено, що його склад і спектральні властивості визначаються умовами синтезу. На підставі аналізу характеру поведінки смуг плазмонно-резонансного поглинання частинок срібла в потрійних біметалічних нанокомпозитах ZnOAgCd, ZnOAgZn і ZnOAgCu показано, що в ході їх формування, у випадку перших двох композитів, відбувається часткове перенесення електронної густини від Cd0 і Zn0 до Ag0, а у випадку останнього від Ag0 до Cu0;

7. Встановлено, що у порівнянні з індивідуальними частинками ZnO нанокомпозити ZnO/Ме проявляють вищу фотокаталітичну активність в реакціях відновлення Cu(II) до Cu0 та нітробензолу до аніліну в спиртових розчинах. Такі властивості композитних фотокаталізаторів пояснено здатністю частинок металевих компонентів акумулювати фотогенеровані в напівпровіднику електрони і переносити їх на молекули субстратів, завдяки чому зменшується ефективність електрон-діркової рекомбінації і зростає швидкість фотокаталітичного процесу в цілому;

8. З'ясовано вплив температури та співвідношення реагентів на утворення нанокристалів CdS в ізопропанольних розчинах. Досліджено фотокаталітичну активність сульфіду кадмію в реакції відновлення Cd(II) до Cd0. Встановлено, що швидкість цієї реакції зростає при зменшенні розміру нанокристалів CdS, що пов'язано з проявом квантових розмірних ефектів, а саме підвищенням потенціалу фотогенерованих електронів зони провідності;

9. Встановлено, що нанокристали CdS, стабілізовані у водних розчинах, проявляють фотокаталітичну активність в реакції відновлення сульфітом натрію ряду катіонів металів - Ni(II), Co(II), Fe(II), Zn(II), Cd(ІІ) і Pb(II) з утворенням метал-напівпровідникових нанокомпозитів. Показано, що одержані нанокомпозити, за винятком CdS/Pb, проявляють високу фотокаталітичну активність в реакції виділення молекулярного водню з водних розчинів сульфіту натрію, фотоактивність композитів зростає в ряду металів Zn, Cd, Fe, Co, Ni - симбатно із зменшенням величини перенапруги водню на відповідних металічних електродах. На прикладі системи CdSNi з'ясовані основні кінетичні закономірності фотокаталітичного утворення молекулярного водню та запропоновано схему перебігу процесів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Строюк А.Л., Швалагин В.В., Раевская А.Е., Коржак А.В., Кучмий С.Я. Фотокатализ наночастицами CdS восстановления ионов Cd2+ в изопропаноле // Теорет. и эксперим. химия. - 2003. - Т. 36, №6. - C. 331-336.

2. Строюк А.Л., Коржак А.В., Раевская А.Е., Швалагин В.В., Кучмий С.Я. Фотоиндуцированные наночастицами CdS редокс-превращения неорганических субстратов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. - 2003. - Т. 1, №1. - С. 571-596.

3. Строюк А.Л., Швалагин В.В., Кучмий С.Я. Фотохимический синтез, спектрально-оптические и электрофизические свойства композитных нано-частиц ZnOAg // Теорет. и эксперим. химия. - 2004. - Т. 40, №2. - С. 94-99.

4. Швалагин В.В., Строюк А.Л., Кучмий С.Я. Фотохимический синтез и спектрально-оптические свойства наногетероструктур ZnOCu и ZnOAgCu // Теорет. и эксперим. химия. - 2004. - Т. 40, №3. - С. 145-149.

5. Швалагин В.В., Строюк А.Л., Кучмий С.Я. Фотохимический синтез и спектрально-оптические свойства наногетероструктуры CuZnO // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. - 2004. - Т. 2, №3. - C. 833-839.

6. Швалагин В.В., Строюк А.Л., Кучмий С.Я. Влияние квантовых размерных эффектов на катодную фотокоррозию наночастиц ZnO в этаноле // Теорет. и эксперим. xимия. - 2004. - Т. 40, №6. - C. 363-367.

7. Швалагин В.В., Строюк А.Л., Кучмий С.Я. Сенсибилизированный метиленовым голубым фотокаталитический синтез наноструктуры ZnOAg // Теорет. и эксперим. химия. - 2005. - T. 41, №1. - С. 12-16.

Размещено на Allbest.ru