Руководитель проекта: Шаисламов Улугбек Алишерович

Сроки выполнения проекта:01.06.2021г. – 31.05.2026г.

Шифр проекта: Ф-ОТ-2021-237

Вид проекта: Фундаментальный

Ожидаемые результаты и их значимость:

В рамках фундаментального проекта проводятся теоретические и экспериментальные исследования, связанные с разработкой фотокатализаторов на основе наноструктурированных материалов и изучение их свойств с целью дальнейшего практического применения в процессе генерации водорода путем фотокаталитического разложения воды. Закономерности и механизмы формирования оксидных полупроводниковых фотокатализаторов, а также изучение их свойств теоретически обоснуются (компьютерное моделирование) и подтверждаются экспериментально.

Ожидаемые результаты реализации проекта:

• Изучение фундаментальных процессов в полупроводниковых наноматериалах, таких как поглощение фотонов (солнечный свет), образование и движение носителей заряда, а также их передача через границу полупроводник/жидкость будут изучены в наномасштабе с помощью высокоточных устройств и инструментов. Результаты будут основой для практических мер по повышению эффективности фотокаталитических наноматериалов.
• Будут теоретически изучены с использованием компьютерного моделирования, влияние типов и структурных свойств выбранных наноматериалов на их фотокаталитическую активность и будет разработана методология моделирования, адаптированная к системе “полупроводниковая наночастица-жидкость”. Эти результаты позволят нам прогнозировать способность и эффективность выбранных наноматериалов разлагать воду или других жидкостей, это, в свою очередь повысить эффективность синтеза фотокаталитических материалов с требуемыми свойствами.
• Набор знаний и данных, необходимых для создания назкотемпературной, недорогой и удобной технологии синтеза полупроводниковых наноматериалов различных форм, размеров и структур (нанотрубки, наностержни, наносим, ​​наночастицы).
• Результаты исследования проекта включающие процесс фотокатализа и создание высокоэффективных фотокаталитических материалов можно использовать и в других важных областях, таких как очистка сточных вод от вредных органических соединений в текстильной и фармацевтической промышленности, а также бытовых сточных вод, дезинфекция воздуха и продуктов от микробов и бактерий, а также  создание строительных материалов с самоочищающейся поверхностью. Это все свою очередь позволит созданию важных, инновационных технологий.
• Кроме того, проект приведет к созданию в Узбекистане научной школы, которая будет проводить исследования по применению нанотехнологий в энергетике и охране окружающей среды, что является уникальным для Узбекистана. Это, в свою очередь, станет основой для подготовки высококвалифицированных молодых кадров с современными знаниями.
• Теоретические исследования с использованием методов компьютерного моделирования, имеющие большой потенциал для решения задач проекта в сочетании экспериментальными методами исследования на базе современного высокоточного оборудования повышает достоверность результатов, что облегчает возможность перехода к прикладному проекту и  в перспективе увеличивает возможность реализации в реальном секторе.
• На заключительном этапе проекта будут созданы лабораторно- испытательное устройство для производства водорода на основе наноструктурированных фотокатализаторов с высокой эффективностью и стабильностью.

Основные научные (научно-технические) результаты, полученные за отчетный период (в конце первого года реализации проекта):

В рамках этого проекта на физическом факультете Национального университета Узбекистана была создана научная лаборатория: полностью отремонтировано лабораторное помещение и проведены необходимые коммуникации. На начальный период реализации проекта было приобретено запланированное общее лабораторное оборудование. За отчетный период было закуплено 6 научных приборов и около 30 необходимых реактивов. Были синтезированы образцы на основе ZnO и TiO₂, определенные в календарном плане проекта, и проанализированы их свойства. Изменив параметры выбранного гидротермального синтеза, были получены наноструктуры ZnO с гексагональной кристаллической структурой с различной морфологией и размером. Было обнаружено, что полученные наноструктуры ZnO имеют длину ~2-4 мкм и диаметр ~40-200 нм. Было обнаружено, что фотокаталитическая активность наночастиц ZnO зависит от их размера и формы. Было установлено, что ZnO (k=0,1483 мин-1) с разветвленной морфологией имеет более высокую фотокаталитическую активность по сравнению с морфологией плоского цилиндра (k=0,06987 мин-1). По результатам исследования были сделаны устные доклады на 7 местных и международных конференциях. По результатам исследования была опубликована 1 статья в журнале, индексируемых в Scopus и подготовлена (подана) 1 статья.

Научная лаборатория, созданная в рамках проекта, используется физическим факультетом для преподавания «Основ нанофизики» и «Физики наноматериалов». Для проведения научных исследований и совершенствования научных и творческих способностей студентов привлекаются 1 докторант (PhD) и 3 магистра.

Опубликованные в рамках проекта статьи (публикаций) в зарубежных журналах, индексируемых в SCOPUS и WOS:

1. 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.
2. Shaislamov U.A., EsbergenovaА.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/в расмотрении).