Анотація до роботи:

Ханіна О.А. Процеси міжмолекулярного фотоіндукованого перенесення електрону в наноструктурних титанокремнеземах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 01.04.18. – фізика і хімія поверхні. – Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка НАН України, Київ, 2007.

Дисертаційну роботу присвячено дослідженню особливостей електронної взаємодії складних органічних сполук з поверхнею бінарних нанорозмірних титанокремнеземних композитів та встановленню взаємозв’язку між їх фотокаталітичною активністю в реакціях фотомінералізації органічних токсичних сполук та вмістом діоксиду титану, структурою та фотоелектрохімічними характеристиками. Проведено систематичне дослідження залежності спектрально-люмінесцентних властивостей адсорбованих органічних молекул від вмісту діоксиду титану в матеріалах. Вивчено вплив діоксиду титану в титанокремнеземах на процеси фотоіндукованого між- та внутрішньомолекулярного переносу електрону в адсорбованих ТІСТ-ових молекулах та молекулярній парі An-DMA. Показано, що кислотні центри поверхні сприяють фіксації молекул та перешкоджають як конформаційним змінам молекул, так і їх взаємній дифузії, повністю змінюючи їх фотохімічні та фотофізичні властивості. Проведено вивчення проміжних продуктів фотолізу піренметанолу і антрацену та пари антрацен-диметиланілін на поверхні титанокремнеземів під дією лазерного опромінення та виявлено утворення триплету та катіон-радикалу, які є інтермедіатами процесів окиснення аценів. Встановлено важливу роль адсорбції як первинної стадії фотокаталізу.

1. Методами золь-гель техніки синтезовано титанокремнеземні композити, в яких джерелом кремнезему використовували різні вихідні речовини з різним співвідношенням компонентів, та вивчені їх структурні, спектральні, енергетичні та фотокаталітичні властивості. Встановлено, що фотокаталітична активність змішаних титанокремнеземів залежить від формування наночастинок анатазу та їх локалізації в матриці кремнезему.

2. Проведено систематичне дослідження залежності спектрально-люмінесцентних властивостей адсорбованих органічних молекул від вмісту діоксиду титану в бінарних матеріалах та показана залежність електронних спектрів молекул від способу синтезу титанокремнеземів. З аналізу спектрів збудження флуоресценції молекул поліаценів та кінетичних даних слідує негомогенний розподіл адсорбованих молекул по поверхні і їх самоасоціація в основному стані з утворенням димерів.

3. Вивчено вплив діоксиду титану в титанокремнеземах на процеси фотоіндукованого між- та внутрішньомолекулярного перенесення електрона в адсорбованих молекулярній парі An-DMA та ТІСТ-ових молекулах. Знайдено, що фотоніка молекул та процеси між- та внутрішньомолекулярного перенесення електрона в адсорбованому стані визначаються взаємодією з Ті-вмісними центрами титанокремнезему, їх локалізацією та доступністю для молекул, що реагують. Кислотні центри поверхні сприяють фіксації молекул та перешкоджають як конформаційним змінам молекул (ТІСТ), так і їх взаємній дифузії (ацен-ароматичний амін), повністю змінюючи їх фотохімічні та фотофізичні властивості.

4. Проведено вивчення проміжних продуктів фотолізу ряду поліаценів та пари антрацен-диметиланілін на поверхні титанокремнеземів під дією лазерного опромінення та виявлено утворення триплету та катіон-радикалу антрацену, які є інтеремедіатами процесів окиснення аценів. Запропоновано механізм редокс процесів за участю адсорбованих молекул, який включає інжекцію електронів в зону провідності напівпровідника. Показано важливу роль адсорбції як первинної стадії фотокаталізу, принаймні для вивчених класів органічних сполук.

5. Підвищення фотокаталітичної дії отриманих змішаних композитів в порівнянні з чистим діоксидом титану в реакціях мінералізації токсичних органічних сполук – поліаценів (антрацен, піренметанол) та родаміна 6Ж - обумовлене появою нових активних центрів та підвищенням питомої поверхні матеріалів.

6. На основі енергетичних діаграм, розрахованих з вимірів потенціалів плоских зон, запропоновано ряд активності титанокремнеземів, синтезованих різними методами, за зростанням окиснювального потенціалу.

Публікації автора:

1. Якименко О. (Ханина О.), Смирнова Н., Еременко А., Огенко В., Абдель-Шафи А.А., Воррал Д.Р., Вилкинсон Ф. Исследование природы поверхности смешанных титанокремнеземов методом флеш-фотолиза адсорбированного пиренметанола. // Теорет. и эксперим. химия. – 2001. – т. 37, №3. – С. 176-180

Здобувачем синтезовано титанокремнеземи, проведено адсорбцію органічної молекули на їх поверхні та досліджено спектральну поведінку піренметанолу.

2. Yakimenko O. (Khanina O.), Smirnova N., Eremenko A., Rusina O., Linnik O., Staruch G., Ogenko V., Chuiko A., Spanhel L., Rechthaler K.. Peculiarities of electronic interaction of polar and non-polar organic fluorescent probes in the mixed titania-silica compositions. // Chemistry, physics and technology of surfaces. – Kyiv, 2001. – issue 4-6. – P. 160-167

Здобувачем проведена попередня підготовка зразків для спектрального дослідження: адсорбція пуш-пул стильбенів з розчину в бутиловому етері з подальшим видаленням розчинника на повітрі, а потім у вакуумі. Зроблено аналіз та інтерпретацію одержаних спектрів стильбену на поверхні титанокремнезему.

3. Якименко О. (Ханіна О.), Смірнова Н., Єременко Г. Фотокаталітична деградація родаміну 6Ж на TiO₂/SiO₂ нанокомпозитах // Хімія, фізика та технологія поверхні: Міжвід. зб. наук. пр. / Інститут хімії поверхні НАН України. – К.: Вид. дім «КМ Академія». – 2003. – Вип. 9. – С. 87-92.

Здобувачем синтезовано різними методами титанокремнеземи, вивчено їх структурні характеристики та досліджено фотокаталітичну активність для деградації родаміну 6Ж.

4. Yakimenko O. (Khanina O.), Worrall D. R., Williams S. L., Eremenko A., Smirnova N.,. Starukh G. Laser flash photolysis study of electron transfer processes of adsorbed anthracene on titania–silica surfaces // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2004. – V. 230, Issues 1-3. – P. 45-55.

Здобувачем синтезовано титанокремнеземи з різним вмістом діоксиду титану, проведено дослідження адсорбованого антрацену методом стаціонарної флуоресценції.

5. Yakimenko O. (Khanina O.), Eremenko A., Smirnova N., Starukh G., Worrall D. R., Williams S. L. Electron transfer processes of coadsorbed Anthracene and N,N-Dimethylaniline on titania-silica // International Journal of Photoenergy. – 2004. – V.6, issue 1. – P. 11-16.

Здобувачем синтезовано титанокремнеземи та проаналізовано результати експерименту по флеш-фотолізу антрацену, адсорбованого на поверхні титанокремнезему в присутності та у відсутності N,N-диметиланіліну.

6. Якименко О. (Ханіна О.), Смірнова Н., Єременко Г., Роткевич К. Фотоніка 4(4’- N,N-діетиламінофеніл-3,5-диметил-1,7-дифеніл-біс-піразоло-[3,4-В, 3’-Е]-піридину в силікатних матрицях. // Хімія, фізика та технологія поверхні: Міжвід. зб. наук. пр. / Інститут хімії поверхні НАН України. – К.: Вид. дім «КМ Академія». – 2004. – Вип. 10. – С. 100-105.

Здобувачем досліджено особливості фотоніки молекул біспіразолопіридину з можливістю внутрішньомолекулярного перенесення електрона, адсорбованих на поверхні титанокремнеземів.

7. Еременко А.М., Смирнова Н.П., Старух Г.Н., Ханина О.А. Процессы фотоиндуцированного переноса электрона на поверхности титанокремнеземов. // Химия физика и технология поверхности: Меж вед. сб. науч. тр. / Институт химии поверхности НАН Украины. – К.: Наук. думка. – 2006. – Вип. 11-12. – С. 298-311.

Здобувачем синтезовано титанокремнеземи золь-гель методом та методом імпрегнування кремнезему у вигляді порошків. Вивчено адсорбцію органічних молекул піренметанолу та антрацену. Досліджено одержані системи методом флуоресцентної спектроскопії.

8. Якименко О. (Ханина О.), Еременко А., Смирнова Н., Русина О., Линник О. Исследование поверхности нанокомпозитов методом спектрального зонда. // 1 Всероссийская конференция “Химия поверхности и нанотехнология”. – Хилово, Россия. – 1999. – С. 104-105.

9. Yakimenko O. (Khanina O.), Linnik O., Smirnova N., Rusina O., Eremenko A., Kondilenko V., Spanhel L.. Photoinduced processes of adsorbed pyrenemethanole on titania-silica surfaces. // EPA Graduate student sumposium. - Fribourg, Switzerland. – 2000. – Р. 64.

10. Yakimenko O. (Khanina O.), Eremenko A., Smirnova N., Linnik O., Wilkinson F., Worrall D. R., Abdel-Shafi A. A.. Electron transfer processes of anthracene adsorbed on nanosised titania-silica photocatalysts // Dutch-Ukrainian International colloquium on catalysis. - Kiev Ukraine. – 2000. – Р. 102.

11. Якименко О. (Ханина О.), Еременко А., Смирнова Н., Огенко В.М., Чуйко А.А., Вилкинсон Ф., Воррал Д.Р., Абдель-Шафи А.А. Фотопроцессы в наноразмерных ТiO₂ и TiO₂/SiO₂ пленках и порошках: фотоиндуцированный перенос заряда от адсорбированного пиренметанола. // 3-й Междунар. конф. “Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии”. – С.–Петербург, Россия. – 2001. – С. 459-460.

12. Yakimenko O. (Khanina O.), Eremenko A., Smirnova N., Wilkinson F., Worrall D.R., Abdel-Shafi A.A.. Preparetion and spectroscopic characterization of nanosized porous titania, iron-titania and titania-silicaphotocatalysts by laser flash photolysis of adsorbed anthracene // International Scool-Seminar Spectroscopy of Molecul and Crystalls. - Chernigov, Ukraine. – 2001. – P. 22.

13. Yakimenko O. (Khanina O.), Eremenko A., Smirnova N., Starukh G., Worrall D.R., Williams S.L. Effect of titania-silica binaries on the photonics of Anthracene in presence of coadsorbed electron donor N,N Dimethylaniline (DMA) // XIX^th IUPAC Symposium on Photochemistry. – Budapest, Hungary. – 2002. – P. 210.

14. Worrall D. R., Williams S., Eremenko A., Smirnova N., Yakimenko O. (Khanina O.), Starukh G., Lee J.S. and Kim W.B. Mechanistic and kinetic aspects of photocatalytic degradation of water-borne dyestuffs // 7^th International Conference on “Solar Energy and Apllied Photochemistry”. – Luxor, Egypt. – 2003. – P. 70

15. Yakimenko O. (Khanina O.), Eremenko A., Smirnova N., Chuiko A., Rotkiewicz K., Danel A. Fluorescence properties of N,N-Diethylamino-bis-pyrazolopyridine (DEA-DMPP) on silica with change of local polarity // XVI International Scool-Seminar Spectroscopy of Molecul and Crystalls. – Sevastopol, Ukraine. – 2003. – P. 188.

16. Yakimenko O. (Khanina O.), Smirnova N., Eremenko A. Synthesis and characterization of TiO₂/SiO₂ nanocomposites with improved photocatalytic activity in the processes of organic pollutants degradation // VII Polish-Ukrainian Symposium on Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Application. – Lublin, Poland. – 2003. – P. 318.

17. Якименко О. (Ханина О.), Русина О., Киш Х. Влияние синтеза TiO₂/SiO₂ композитов на их фотоэлектрохимические и каталитические свойства // IV международная конференция «Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии». - С.-Петербург, Россия. – 2004. – C. 319.

18. Eremenko A., Smirnova N., Khanina O., Rotkiewicz K. Spectroscopic characterization of the inclusion complexes of electron donor substituted bis-pyrasolopyridine with cyclodextrins on the titania-silica surfaces // XVIІ International School-Seminar Spectroscopy of Molecule and Crystals – Beregove, Crimea, Ukraine. – 2005. – P. 287-288.