Разработка фотокаталитических покрытий на основе оксидов металлов для очистки воды от органических загрязнений.

Научный руководитель: Нурманов Сувонқул Эрхонович

Срок выполнения: 01.12.2021-31.11.2023

Шифр проекта: MRB-2021-538

Тип проекта: Прикладной

Ожидаемые результаты и их важность: Данный проект «Разработка фотокаталитических покрытий на основе оксидов металлов для очистки воды от органических загрязнений»направлен на решение проблемы создания нового поколения сорбционно/фотокаталитических материаловс иерархической структурой на основе оксидов металлов путем проведения исследований закономерностей и механизмов формирования наноструктур в различных неорганических и органических композитных системах, установления корреляции между синтезом, структурой и свойствами.

Проведенные исследования в нашей республике показали возможности получения наноструктурных материалов с заданными специальными физико-химическими особенностями. Изучение зависимости «структура-каталитические свойства» в двухфазных наноразмерных системах адсорбент/фотокатализатор на основе оксидов металлов является важнейшей задачей нанотехнологии, открывающей новые перспективы их практического применения. С целью изучения взаимосвязи структура-свойства, установление связи «структура-реакционная способность» и «размер частиц – электронная структура» будет способствовать целенаправленному проведению экспериментальных работ.

Цель проекта заключается в разработке рациональной методики синтеза пористых композитных пленочных материалов, состоящих из оксида металла, нанесенных на керамическую подложку, полученную из полимерного прекурсора. Эти материалы, проявляют контролируемые структуры по нескольким шкалам. Их полифункциональные поверхности представляют собой новый класс с площадью поверхности усиленной видимым светом активных фотокатализаторов.

Предлагаемые в настоящее время нанокомпозитные системы будут изготовлены с использованием одностадийного золь-гель синтеза из многокомпонентных предшественников, состоящих из органической фазы (синтетические и / или природные полимеры), из неорганической фазы и структурно-направляющих агентов, необходимых для морфологического контроля. Основной целью проекта является исследование связи между протоколом синтеза, морфологии и макроскопических свойств материалов с целью установления механизмов управления позволяющее проектировать монолитные нанокомпозиты, свойства которых могут быть приспособлены для конкретных условий применения.

Основные новшества, предлагаемые для разработки и внедрения в рамках проекта, оценка их принципиальной новизны и конкурентоспособности, соответствия экологическим и иным показателям, а также требованиям международных стандартов. При выполнении данного проекта будут разработаны фотокаталитические покрытия из активных микро- и наноструктурированных материалов на основе оксидов металлов для очистки воды от органических загрязнений.

Научная новизна исследований заключается в определении оптимальных сочетаний TiO2, ZnO, СuO и g-C3N4, использования способ и температурно-скоростных режимов их нанесения для получения оптимальных покрытий для очистки воды от органических загрязнений.

Важные результаты, достигнутые за отчетный период (по окончании проекта): За 6 месяцев.

1.Проанализированы возможные механизмы взаимодействия фотокаталитически активные микро- и наноструктурированные материалы на основе оксидов металлов при загрязнении вод органическими загрязнителями и определены требования к составу и структуре материалов для оптимального использования. Были выбраны исходные материалы-прекурсоры. 2. Определено общее описание и классификация солей и алкоксидов поливалентных металлов, органических темплатов и др. Осуществлен одностадийный золь-гель синтез пленок оксидов металлов (ZnO, TiO2, CuO) с высокой фотокаталитической активностью и регулируемыми микро- и наноструктурными свойствами.

Loyiha doirasida chop etilgan WoS va Scopus bazasidagi xalqaro ilmiy ishlar

1. Liudmila Khoroshko, Viktor Borisenko, Petr Baltrukovich, Suvonkul Nurmonov, Olim Ruzimuradov. One-Step Sol-Gel Fabrication of TiO2/(CuO+Cu2O) Photocatalysts. Journal of Sol-Gel Science and Technology. January. 2022. P. 124-140.
2. O.A. Shilova , A.S.Kovalenk, A.M.Nikolaev, S.V. Mjakin, A.A.Sinelniko, V.P.Chelibanov, Y.E. Gorshkova, N.V. Tsvigun, O.N.Ruzimuradov. Surface performances and photocatalytic activity of sol-gel derived Tio2@Sio2 core-shell nanoparticles. Journal of Sol-Gel Science and Technology. Issue 2, February 2022. P. 95-102.
3. M.P Yunusov, Z.A Teshabaev, E.I Mirzaeva, Kh.A Nasullaev, M.M Ergashev, O.NRuzimuradov, D.Yu Murzin. Effect of protective bed composition on deactivation of a hydrotreating catalyst. Journal of Chemical Technology and Biotechnology  (IF3.174),  Pub Date : 2021-10-26, Volume97, Issue3 March 2022 Pages 771-778 DOI: 10.1002/jctb.6965.
4.  G.Crini, C.Cosentino, C.Bradu, M.Fourmentin, G.Torri, O. Ruzimuradov, ·I.A.Alaton, M.C.Tomei, J.Derco, M.Barhoumi, H.Prosen, B.N. Malinović, M.Vrabe, M.M.Huq, J. Soltan, E.Lichtfouse, N.M.Crini. Innovative technologies to remove alkylphenols from wastewater: a review. Environmental Chemistry Letters, Impact factor - 9.027 (2020). 09 april 2022.