Панасюк Я. В. Спектрально-люмінесцентні і фотокаталітичні властивості графеноподібного нітриду вуглецю та його наннокомпозитів з оксидом цинком

З використанням ряду фізико-хімічних методів охарактеризовано колоїдні розчини графіпододібного нітриду вуглецю (ГНВ) з високою концентрацією, одержаних термічною обробкою ГНВ у водних розчинах гідроксиду тетраетиламонію. Показано, що розчини містять переважно графеноподібні частинки моношарового нітриду вуглецю (МНВ) товщиною 0,33–0,34 нм та латеральним розміром біля 30–50 нм. З’ясовано залежність положення смуги фотолюмінесценції (ФЛ) колоїдів нітриду вуглецю та її інтенсивності від довжини хвилі опромінення. Показано, що збудження колоїдів квантами, енергія яких відповідає довгохвильовій смузі поглинання МНВ, призводить до випромінення інтенсивної ФЛ у широкій смузі з максимумом при 460–470 нм (квантовий вихід Ф = 45–50%). Встановлено спектрально-люмінесцентні властивості бінарних гетерост-руктур ZnO/МНВ, сформованих на різних стадіях росту наночастинок (НЧ) ZnO при введенні у реакційну суміш добавок МНВ. Поєднання МНВ та ZnO в наногетероструктури призводить до значного зменшення випромінювального часу життя обох компонентів, що свідчить про розділення фотогенерованих зарядів між компонентами при опроміненні таких гетероструктур. З’ясовано характер та зміну ефективності процесів фотопереносу елект-рона в композитних гетероструктурах МНВ з НЧ ZnO в залежності від їх розміру, пов’язані з просторовим обмеженням фотогенерованих зарядів в НЧ ZnO і обумовлені зміною взаємного енергетичного розташування зон провідності компонентів гетероструктури ZnO/МНВ. Так, у випадку НЧ ZnO розміром близько 3 нм під час фотозбудження композиту може відбуватись перенесення електрона від ZnO до МНВ, а у випадку НЧ ZnO із розміром понад 4 нм – лише у зворотному напрямку, про що свідчить явище фотоіндукованого зарядження НЧ ZnO. Встановлено закономірності фотокаталітичного виділення молекулярного водню з водних розчинів електронодонорів різної природи при дії ближнього УФ випромінювання на зразки масивного ГНВ, одержані за різних температур та оброблених концентрованою HNO3. Виявлено активаційний вплив кислотної обробки на утворення Н2 завдяки формуванню у ГНВ структурних дефектів, що виконують роль пасток фотогенерованих зарядів і активних центрів процесу.