Анотація до роботи:

Старух Г.М. Фотоніка органічних флуорофорів на поверхні титанокремнеземів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 01.04.18 – фізика і хімія поверхні. – Інститут хімії поверхні НАН України. Київ, 2003.

У дисертації досліджено флуоресцентну поведінку органічних молекул різної донорно-акцепторної природи на поверхні колоїдів та порошків титанокремнезему. Виявлено визначальну роль адсорбції досліджуваних молекул на активних центрах поверхні в процесах між- та внутрішньомолекулярного фотопереносу електрона. Встановлено, що гасіння флуоресценції пірену та антрацену відбувається в результаті фотоіндукованого перенесення електрона від адсорбованих молекул до йонів титану та частинок діоксиду титану. Механізм реакції фотоіндукованого перенесення електрона між молекулами поліацену та ароматичного аміну на поверхні титанокремнеземних композитів суттєво відрізняється від механізму цієї реакції на чистому кремнеземі. Капсулювання пірену циклодекстринами запобігає перенесенню електрона від пірену до йонів титану та частинок діоксиду титану. Внаслідок адсорбції ТІСТ-их молекул, похідних піразолопіридину, на “титанових” центрах поверхні відбувається блокування внутрішньомолекулярного перенесення електрона. Показано, що титанокремнеземні композити перспективні для екологічного фотокаталізу, зокрема, для фоторозкладу промислового барвника – метиленового блакитного.

1. На основі аналізу літературних даних показано перспективність застосування титанвмісних композитів для екологічного фотокаталізу. Незважаючи на великий обсяг досліджень фізико-хімічних властивостей титанокремнеземів, причину їх підвищеної фотокаталітичної активності, порівняно з чистим діоксидом титану, не встановлено. Зокрема, залишаються нез’ясованими вплив методу та умов синтезу, природи активних центрів і структури поверхні на фотореактивність титанокремнеземів, закономірності перебігу процесів фотоіндукованого перенесення електрона за участю молекул-забрудників, адсорбованих на їх поверхні. Названі факти обумовлюють актуальність досліджень в області хімії та фізики поверхні титанокремнеземних композитів.

2. Показано можливість застосування молекул пірену та антрацену як чутливих зондів для дослідження хімії поверхні колоїдів і ксерогелей титанокремнезему та роль діоксиду титану в процесах гасіння флуоресценції молекул поліаценів, адсорбованих на поверхні титанокремнезему.

3. Встановлено визначальну роль адсорбції досліджуваних органічних молекул на активних центрах поверхні титанокремнезему у процесах фотоіндукованого між-, внутрішньомолекулярного перенесення електрона та у процесах перенесення електрона від фотозбудженої молекули до йонів титану або частинок діоксиду титану.

4. Встановлено, що гасіння флуоресценції молекул органічних флуорофорів на поверхні колоїдів та порошків титанокремнезему відбувається в результаті перенесення електрона від збуджених молекул до йонів титану, яке супроводжується формуванням відповідних катіон-радикалів та йонів Ті³⁺.

5. Присутність діоксиду титану в інертній матриці кремнезему сприяє утворенню двох груп центрів адсорбції з різною активністю. За допомогою формального кінетичного аналізу кривих затухання флуоресценції пірену встановлено, що найбільш ймовірний характер розподілу активних центрів колоїдів титанокремнезему відповідає двом неоднорідним групам центрів, які відрізняються активністю. Вірогідно, ці групи належать до “титанових” та “кремнеземних” активних центрів. При цьому схожість у фотоніці молекул на поверхні колоїдів і порошків однакового складу говорить про локалізовану адсорбцію фотоактивних молекул в обох випадках.

6. Вперше виявлено вплив титанокремнеземів на фотофізику конформаційно-рухливих ТІСТ молекул. Адсорбція молекул похідних піразолопіридину на активних центрах поверхні оксидів за рахунок аміногрупи супроводжується перерозподілом електронної густини, що зумовлює блокування внутрішньомолекулярного перенесення електрона.

7. Показана можливість збереження високої випромінювальної здатності та фотостійкості органічних молекул поліаценів та барвників в середовищі титанокремнеземів в присутності циклодекстрину внаслідок їх солюбілізації (утворення комплексу включення).

8. Показано високу фотокаталітичну активність титанокремнеземних композитів порівняно з чистим діоксидом титану в реакції фотодеструкції текстильного барвника метиленового блакитного. Більш активними в процесах фотокаталізу є зразки, що містять 6-координовані іони титану. Показано, що першою стадією фоторозкладу є адсорбція молекул барвника на поверхні плівок титанокремнезему, яка супроводжується інжекцією електрона в заборонену зону напівпровідника.

Основні результати дисертаційної роботи відображено у публікаціях:

1. Старух Г., Смирнова Н., Еременко А., Чуйко А., Абдель-Шафи А.А., Воррал Д.Р., Вилкинсон Ф. Лазерно-индуцированные процессы переноса электрона в комплексе пирен-b-циклодекстрин в титаносиликатных системах // Теорет. и эксперим. химия. – 2001. - т. 37, № 2. – С. 100-104.

Здобувачем розроблено методику приготування колоїдів титанокремнезему, виготовлено зразки, отримано спектри флуоресценції та криві затухання флуоресценції пірену та комплексу включення пірен--циклодекстрин в колоїдах.

2. Smirnova N., Eremenko A., Rusina O., Linnik O., Yakimenko 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 surface. – Kyiv, 2001. – P. 160-167.

Здобувачем приготовано колоїди та ксерогелі титанокремнезему, проведено адсорбцію пірену та досліджено процеси гасіння флуоресценції пірену в титанокремнеземних системах.

3. Старух Г.М., Смірнова Н.П., Єременко Г.М., Гречко Л.Г. Флуоресцентні властивості сполук з внутрішньомолекулярним переносом електрону на поверхні титанокремнеземів // Вісник Київського університету, серія: фізико-математичні науки. – Вип. 3. – 2002. – С. 433-439.

Здобувачем приготовано титанокремнеземні колоїди та досліджено флуоресценцію молекул похідних піразолопіридину (отримано спектри флуоресценції та часи життя флуоресценції) в середовищі цих систем.

4. Старух Г.М. Фотоіндуковані процеси переносу електрона за участю антрацену та N,N-диметиланіліну на поверхні ксерогелей титанокремнезему // Хімія, фізика та технологія поверхні . – Київ: КМ Академія, 2003. – Вип.9. – С. 71-75.

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

5. Старух Г.М., Смірнова Н.П., Єременко Г.М., Чуйко О.О., Роткевич К. Вплив колоїдів титанокремнезему на процеси фотоіндукованого перенесення електрону за участю похідних піразолопіридину // Доповіді НАН України. – № 2. – 2003. – .С. 160-164.

Здобувачем приготовано колоїди титанокремнезему, досліджено флуоресценцію молекул похідних біспіразолопіридину в середовищі цих систем та у розчинниках різної полярності.

6. Eremenko A., Smirnova N., Yakimenko O., Starukh G., Wilkinson F., Worrall D.Preparation and spectroscopic characterisation of nanosized titania-silica photocatalysts via photoinduced electron transfer processes - Second International Conference on Silica Science and Technology – Silica 2001. - Mulhouse, France. – 2001. - N145, web site http:www//.isci.uha.fr/congres/silica.

Здобувач синтезувала зразки титанокремнезему та дослідила вплив концентрації діоксиду титану в композитах на флуоресцентну поведінку пірену, адсорбованого на поверхні титанокремнеземних систем.

7. Staruch G., Smirnova N., Eremenko A., Ogenko V., Chuiko A., Wilkinson F., Worrall D. R., Abdel-Shafi A. A. Preparation and flash photolysis observation of nanosised silica-titania colloids contained pyrene – cyclodexrine inclusion complexes // Proc. of the XV International School-Seminar Spectroscopy of Molecules and Crystalls. – Chernigov. - 2001. – P. 65.

Здобувачем отримано розчини комплексу включення пірену з циклодекстрином, досліджено його флуоресцентну поведінку у розчинах, в колоїдах кремнезему та титанокремнезему.

8. Smirnova N., Eremenko A., Starukh G., Wilkinson F., Worrall D. R., Abdel-Shafi A. A. Photochemistry of pyrene in -cyclodextrin colloidal silica titania media // Abstracts XXV IUPAC Conference on Photochemistry. – Dresden, Germane. – 2000. - P.554.

Здобувач вивчила вплив циклодекстрину на процеси гасіння флуоресценції пірену частинками діоксиду титану колоїду титанокремнезему.

9. Старух Г., Смирнова Н., Еременко А., Чуйко А., Абдель-Шафи А.А, Воррал Д.Р., Вилкинсон Ф. Лазерно-индуцированные процессы переноса электрона в комплексе пирен--циклодекстрин в титаносиликатных системах // 3-я Междунар. конф. “Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии”. – С.-Петербург. – 2001. – С.397 – 398.

Здобувачем досліджено лазерно-індуковані процеси перенесення електрона за участю пірену та його комплексу включення з циклодекстрином, які відбуваються при гасінні флуоресценції пірену в титанокремнеземних системах.

10. G.Starukh, A.Eremenko, N. Smirnova, V. Ogenko, K. Rotkiewicz, A. Danel Effect of titania - silica colloids on photoinduced intramolecular charge-transfer processes of adsorbed DEA-DMPP // International Conference on Reactive Intermediates and Reaction Mechanisms. – Ascona, Switzerland. – 2002. – P. 101.

Здобувач дослідила особливості флуоресценції молекул похідних піразолопіридину, адсорбованих на поверхні колоїдів титанокремнезему.

11. Eremenko A., Smirnova N., Yakimenko O., Starukh G., Worrall D.R., Williams S. Effect of titania-silica binaries on the photonics of anthracene in presence of coadsorbed electron donor N,N Dimethylaniline (DMA) //XXVI IUPAC Conference on Photochemistry. - Budapest, Hungary. – 2002. - P.210.

Здобувачем приготовано зразки та досліджено флуоресценцію An, адсорбованого на поверхні ксерогелей при відсутності та в присутності N,N-диметиланіліну.

12. Eremenko A., Smirnova N., Starukh G., O.Yakimenko, V. Ogenko, A.Chuiko, Rotkiewicz K., Danel A. Photophysical properties of TICT molecules on nanocrystalline TiO₂ and TiO₂/SiO₂ sol-gel systems // XXVI European Congress on Molecular Spectroscopy, Villeneuve d’Ascq, France. – 2002. – P.50.

Здобувач дослідила особливості фотоіндукованого внутрішньо-молекулярного перенесення електрона ТІСТ-их молекул, адсорбованих на поверхні титанокремнеземних колоїдів, приготованих експрес золь-гель методом.

13. Yakimenko O., Eremenko A., Smirnova N., Starukh G., Ogenko V. Synthesis and spectral characterization of TiO₂/SiO₂ nanocomposites with improved photocatalytic activity in the processes of organic dyes degradation // XXVI European Congress on Molecular Spectroscopy, Villeneuve d’Ascq, France. – 2002. – P.166.

Здобувач дослідила фоторозклад розчинів метиленового блакитного при опроміненні їх УФ світлом в присутності синтезованих нею титанокремнеземних плівок.

14. Starukh G., Eremenko A., Smirnova N., Yakimenko O., Worrall D.R., Williams S. Electron transfer processes of adsorbed anthracene on titania-silica powders and colloids // International conference Functionalized materials: synthesis, properties and application. – Kyiv, Ukraine. – 2002. - P. 202.

Здобувачем проаналізовано особливості флуоресценції антрацену, адсорбованого на поверхні колоїдів та ксерогелей титанокремнезему.