Группе исследователей из Дагестанского государственного университета удалось синтезировать наночастицы куприта электрохимическим путём. Об этом они сообщают в статье, готовящейся к печати в № 7–8 журнала «Российские нанотехнологии».

Закись меди – Cu₂O, или куприт – весьма перспективный материал для солнечной энергетики. В основном состоянии электроны куприта, как и у всех полупроводников, заполняют валентную зону, а при возбуждении (при передаче энергии извне) переходят в зону проводимости. При этом электроны не могут иметь энергию, промежуточную для обеих зон, ширина такой запрещённой зоны для куприта достигает значения в 2,0–2,2 эВ. Фотоны видимого света, в свою очередь, обладают энергией от 1,6 до 3,1 эВ, а значит, при взаимодействии с электронами могут передать им энергию, достаточную для перехода в зону проводимости. Благодаря этому куприт способен эффективно превращать солнечное излучение в электричество, что вкупе с его невысокой стоимостью делает Cu₂O весьма перспективным материалом фотовольтаики.

В качестве анода и катода при электролизе используются медные электроды, а ток между ними протекает по насыщенному водному раствору хлорида натрия. При этом происходит растворение медного электрода с образованием красноватого осадка Cu₂O. Именно эти свойства меди и были использованы учёными исследовательской группы из Дагестанского государственного университета. Особое внимание они уделили экспериментам с дополнительными условиями этого синтеза. Работа проводилась в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы.

Синтез куприта проводился при разных давлениях водорода. Во всех случаях данные сканирующей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа подтвердили образование частиц Cu₂O высокой степени чистоты. Однако удельная площадь их поверхности, количественно определяемая по степени адсорбции хромового красителя, с увеличением давления уменьшается, поскольку увеличивается средний размер частиц от 8 до 36 нм. Известно, что удельная площадь поверхности обратно пропорциональна размеру частиц.

Кроме того, частицы Cu₂O обладают хорошими фотокаталитическими свойствами. В их присутствии образуются активные кислородсодержащие агенты, разрушающие молекулы красителей. Эксперименты по фотокатализу проводились на азокрасителе хромовом тёмно-синем. При облучении УФ-лучами или дневным светом раствор красителя терял свою окраску. При этом с увеличением внешнего давления окислителя-кислорода росла и скорость обесцвечивания. Полученная зависимость скорости обесцвечивания от давления кислорода имеет перегиб в области 0,4 МПа, что, по-видимому, говорит о побочном образовании плёнки оксида двухвалентной меди CuO на поверхности наночастиц.

Таким образом, российские учёные в своей работе подобрали методику эффективного получения фотоактивных наночастиц Сu₂O. Дополнительно ими было изучено влияние внешнего давления на размеры наночастиц и их фотокаталитические свойства.

Первоисточник информации:

А. Б. Исаев, Н. А. Закаргаева, З. М. Алиев Электрохимический синтез наночастиц Сu₂O под давлением и исследование их фотокаталитической активности. – Российские нанотехнологии. – Т.6. – № 7–8.