Quyosh nuri ta’sirida suvni fotokatalitik parchalab vodorod olish: nanostrukturali fotokatalizatorlarni sintezlash va xossalarini nazariy va eksperimental tadqiq etish.

Ilmiy rahbari: Shaislamov Ulugbek Alisherovich

Bajarilish muddati: 01.06.2021y. – 31.05.2026y

Loyiha shifri: F-OT-2021-237

Loyiha turi: Fundamental

Kutilayotgan natijalar va ularning ahamiyati:

Loyiha doirasida quyosh energiyasidan foydalanib fotokataliz usulda suvni parchalab vodorod olish jarayonini, qo‘llaniladigan fotokatadizator materiallarni olish va ularning xossalarini o‘rganish bilan bog‘liq fundamental tadqiotlar olib boriladi. Loyixada nanostrukturali oksid yarimo‘tkazgich fotokatalizator materiallarni sintezlash, xossalarini o’rganish, xosil bo‘lish va katalitik mexanizmlari qonuniyatlari nazariy (kompyuter yordamida modellashtirish) va eksperimental tadqiq qilinadi.

Loyiha bajarilishidan kutilayotgan natijalar:

Yarimo‘tkazgich nanomateriallarda foton (quyosh nuri) yutilishi, zaryad tashuvchilarni xosil bo‘lishi, xarakatlanishi va ularni yarimo‘tkazgich/suyuqlik chegarasida uzatilishi kabi fundamental jarayonlarni nanoo‘lchamda, yuqori aniqlikdagi qurilma va asboblarda o‘rganiladi. Olingan natijalar fotokatalizator nanomateriallarni samaradorligini oshirishga qaratilgan amaliy choralarni ko‘rishga asos bo‘ladi.
Tanlangan nanomateriallarni turlari va strukturaviy xossalarini ularning fotokatalitik aktivligiga ta’siri kompyuter simulyatsiyasi yordamida nazariy o‘rganiladi va “yarimo‘tkazgich nanozarra-suyuqlik” sistemasiga moslashtirilgan simulyatsiya metodologiyasi ishlab chiqiladi. Bu, o‘z nvabatida tanlangan nanomateriallarni suv yoki boshqa suyuqliklarni parchalay olish qobiliyatini va samaradorligini oldindan prognoz qilish imkonini beradi. Natijada, talab etilgan xossaga ega bo‘lgan fotokatalizator materiallarni sintezlash samaradorligini oshiradi.
Yarimo‘tkazgich nanomateriallarni turli xil shaklda, o‘lchamda va strukturada (nanotrubka, nanorod, nanosim, nanozarra) past temperaturada, kamxarj va qulay sintezlash texnologiyasini yaratishga asos bo‘luvchi bilim va ma’lumotlar to‘plami yaratiladi.
Loyihada o‘rganiladigan fotokataliz jarayoni va yuqori samarador fotokatalizator materiallarni qo‘llash, to‘qimachilik va farmasevtika sanoatidagi, xamda maishiy oqava suvlar tarkibidagi zararli organik birikmalarni tozalash, xavo va buyumlarni mikrob va bakteriyalardan zararsizlantirish, o‘z-o‘zini tozalovchi sirtga ega qurilish materiallarini yaratish kabi o‘ta muhim va innovatsion texnologiyalarni yaratish imkonini beradi.
Qolaversa, loyihani amalga oshirilishi O‘zbekistonda yagona bo‘lgan nanotexnologiyalarni energetikada va atrof muhitni himoyasida qo‘llash yo‘nalishida tadqiqotlar olib boruvchi ilmiy maktabni yaratilishiga asos bo‘ladi. Bu, o‘z navbvtida yuqori malakali, zamonaviy bilimlarga ega bo‘lgan yosh kadrlarni tayyorlashga asos bo‘ladi.
Loyixada qo‘yilgan muammolarni xal qilishda katta imkoniyatlarga ega bo‘lgan kompyuterda modellashtirish yordamida nazariy tadqiq etish bilan birgalikda zamonaviy, yuqori aniqlikdagi asbob-uskunalar asosida eksperimental tadqiqot usullarini qo‘llanilishi mazkur loyihani osongina amaliy loyihaga o‘tkazish va kelajakda Respublikamiz iqtisodiyotni real sektoriga tadbiq etilish imkoniyatini oshiradi.
Loyiha yakunida eng yuqori samaradorlikga va stabillika ega bo‘lgan fotokatalizatorlar asosida vodorod ishlab chiqaruvchi laboratloriya-sinov qurilmasi yaratish.

Hisobot davrida (loyihani birinchi yili yakunida) qo‘lga kiritilgan muhim natijalar: O‘zMU fizika fakultetida mazkur loyixa doirasida ilmiy laboratoriya tashkil etildi, laboratoriya xonasi to‘liq tamirlanib kerakli komunikatsiyalar o‘tkazildi. Loyihaning boshlang‘ich davri uchun rejalashtirilgan umumlablratoriya jixozlari sotib olindi. Xisobot davrida 6 ta ilmiy asbob-uskuna va 30 ga yaqin zarur reagentlar sotib olindi. Loyixa kalendar rejasida belgilangan ZnO va TiO₂ asosidagi namunalar sintezlandi va ularning xossilari taxlil qilindi. Tanlangan gidrotermal sintez parametrlarini o‘zgartirgan xolda turli morfologiya va o‘lchamga ega geksagonal kristall tuzulishli ZnO nanostrukturalar olindi. Olingan ZnO nanostrukturalarni uzunligi ~2-4 μm, diametri esa ~40-200 nm ekanligi aniqlandi. ZnO nanozarralarining fotokatalitik faolligi ularning o‘lcham va shakillariga bog‘liqligi aniqlandi. Namunalar fotokataliz reaksiya vaqt konstantasi k orqali qiyosiy taxlil etildi va shoxsimon morfologiyaga ega ZnO (k=0,1483 min^-1) tekis silindrsimon morfologiyaga nisbatan (k=0,06987 min^-1) yuqori fotokatalitik faollikga ega ekanligi aniqlandi.. Xisobot davrida bajarilgan tadqiqotlar natijalari asosida 7 ta maxalliy va xalqaro ilmiy konferensiyalarda ma’ruza bilan qatnashildi. Tadqiqot natijalari asosida 1 ta Scopus bazasida maqola chop etildi va 1 ta maqola tayyorlab topshirildi.

Loyiha doirasida tashkil etilgan ilmiy laboratoriyadan Fizika fakulteti “Nanofizika asoslari” va “Nanomateriallar fizikasi” fanlarini o‘qitishda, 1 nafar doktorant (PhD) va 3 nafar magistrlarni ilmiy tadqiqot ishlarini bajarishda va talabalarni ilmiy-ijodiy qobiliyatlarini oshirish maqsadida foydalanilmoqda.

Loyiha doirasida chop etilgan WoS va Scopus bazasidagi xalqaro ilmiy ishlar:

Z. Xiao, X. Mou, X. Meng, Q. Yang, Y. Ma, N. Zhao, X. Huang, U. Shaislamov, D. Kong, Z. Zhi. Electrifying Schiff-based networks as model catalysts towards deeply understanding the crucial role of sp2-carbon in nitrogen-doped carbocatalyst for oxygen reduction reaction. Applied Surface Science, ISSN: 01694332, V. 599, 2022 P. 153961.
Shaislamov U.A., Esbergenova A.S., Ruzimuradov O.N “Unveiling the Photocatalytic Properties of the Ag/ZnO Metal-Semiconductor branched Nanostructures Grown by Galvanic Potential Assisted Hydrothermal Method” Journal of Sol-Gel Science and Technology (Scopus/topshirildi).