Проекты

проект РФФИ 12-03-00524: "Влияние света на реакционную способность нанокристаллических оксидов металлов, сенсибилизированных квантовыми точками"

    Проект направлен на создание нанокомпозитов на основе нанокристаллических полупроводниковых оксидов SnO₂, In₂O₃, ZnO, сенсибилизированных нанокристаллами (квантовыми точками) CdSe и исследование их взаимодействия с газовой фазой в условиях облучения светом. Проблема селективности гетерогенных реакций является ключевой при создании химических сенсоров и катализаторов на основе полупроводниковых материалов. Реакции твердое-газ на поверхности оксидов металлов происходят с участием хемосорбированного кислорода и имеют активационный характер. Наличие широкого спектра активных центров на поверхности полупроводникового материала приводит при нагревании к образованию продуктов, пассивирующих активную поверхность. Активация реакций светом дает дополнительные возможности контроля реакционной способности материалов. Впервые для повышения чувствительности полупроводникой матрицы к видимому диапазону света  использованы сенсибилизаторы, внедренные в поры полупроводникового оксида. 

    Роль сенсибилизаторов видимого диапазона света - квантовых точек CdSe диаметром 2-6 нм - заключается в смещении диапазона оптической чувствительности полупроводниковых оксидов в сторону больших длин волн, что дает возможность использовать излучение диодов видимого диапазона спектра с малой мощностью. Исследования показали высокую чувствительность сенсибилизированных материалов к облучению светом в видимом диапазоне при комнатной температуре. В ходе выполнения проекта нанокристаллические оксиды SnO₂, In₂O₃, ZnO, получены в виде порошков с контролируемым размером кристаллитов 3-20 нм. Разработана технология получения сенсибилизаторов - коллоидных квантовых точек CdSe контролируемого размера, стабилизированных амфифильными органическими соединениями, обеспечивающими иммобилизацию на поверхности полупроводниковых оксидов. Разработаны различные методики иммобилизации квантовых точек на поверхности полупроводниковых матриц. 

    Наиболее эффективная сенсибилизация ZnO достигается при использовании водорастворимых квантовых точек CdSe. Эта процедура иммобилизации позволяет избежать загрязнения поверхности оксида органическими молекулами. Состав нанокомпозитов определен методом рентгеновского флуоресцентного анализа и ICP-MS. Микроструктура материалов изучена методом растровой и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения.

    Впервые исследованы фотопроводимость и сенсорные свойства нанокристаллического ZnO, сенсибилизированного коллоидными квантовыми точками CdSe, при комнатной температуре при подсветке излучением видимого диапазона спектра. Сенсорные измерения были осуществлены в зависимости от концентрации кислорода и NO₂ в атмосфере.

5. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

    Оксиды металлов, нанокристаллические полупроводники, сенсибилизаторы, квантовые точки CdSe, свет, реакции твердое-газ, электропроводность, сенсоры, катализаторы