РАЗРАБОТКА ФОТОАКТИВНЫХ НАНОПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ЛЕГИРОВАННОГО ДИОКСИДА ТИТАНА, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ АТОМНО-СЛОЕВОГО ОСАЖДЕНИЯ, С ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИЕЙ В ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ И ВОЗДУХА

Аннотация

В работе представлены результаты разработки и применения фотоактивных нанопокрытий на основе легированного диоксида титана, полученных методом атомно-слоевого осаждения (АСО), ключевой особенностью которых является фотокаталитическая активация в видимой области спектра. Легирование TiO₂ ванадием и молибденом обеспечивает целенаправленное изменение электронной структуры материала: формирование примесных энергетических уровней в запрещённой зоне, сужение эффективной ширины запрещённой зоны до 2.4–2.8 эВ и сдвиг края оптического поглощения в видимый диапазон. Благодаря этому покрытия Ti_xV_yO_z и Ti_xMo_yO_z проявляют высокую фотокаталитическую активность при облучении видимым светом (λ > 420 нм), а не только в УФ-области. Показано, что при облучении видимым светом степень разложения индигокармина на покрытиях Ti_xV_yO_z достигает 78% за 4 ч, тогда как для нелегированного TiO₂ она не превышает 5–7%. Фотокаталитическая очистка воды сопровождается снижением ХПК до 0 мг О₂/дм³ (100%) и обеспечивает до 100% уничтожение патогенных штаммов E. coli и S. aureus. Впервые методом АСО синтезированы наноплёнки Ti_xMo_yO_z с использованием новой комбинации реагентов (TiCl₄, MoO₂Cl₂, H₂O), подтверждена их фотокаталитическая активность в видимой области спектра. Покрытия химически стабильны и безопасны: миграция компонентов в воду не обнаружена. Разработанные фотоактивные нанопокрытия с управляемыми оптическими свойствами перспективны для создания систем очистки воды и воздуха, функционирующих под действием естественного солнечного света.