Грантовое финансирование молодых ученых по научным и (или) Научно-техническим проектам на 2020-2022 годы

1. ИРН, Название проекта «АР 08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»
2. Актуальность исследования: Вхождение современного общества в цифровую эпоху обуславливает необходимость формирования и развития информационной культуры молодежи. От развитости навыков взаимодействия в информационном поле зависит эффективность процесса социализации и успешность адаптации молодого человека к ускоряющимся процессам эволюции общества. В информационное поле постепенно смещается все больше «традиционных» видов деятельности; в настоящее время онлайн образование и удаленная работа, интернет вещей, онлайн шоппинг, интернет-моббинг стали необходимой частью жизни современного человека. В значительной степени ускорила процесс расширения информационного поля ситуация, связанная с пандемией COVID-19.
3. Ожидаемые и достигнутые результаты.

– Проведен социологический анализ результатов полевого исследования, проведено фокус-групповое исследование, организованы и проведены тренинги по проблемам информационной культуры казахстанского общества, по определению позитивных и негативных сторон информационной культуры казахстанской молодежи.

– Всего было проведено 12 фокусированных интервью, среди них 3 фокус-группы с учениками школ Карагандинской области, 1 фокус-группа с учителями школ Карагандинской области, 4 фокус-группы со студентами вузов Карагандинской области, 2 фокус-группы с преподавателями вузов и ТиПО, 2 фокус-группы с родителями.

– Данные социологического опроса были получены онлайн, при помощи анкет в Google Forms с использованием в инструментарии исследования номинальных, интервальных и порядковых шкал.

– По завершении сбора первичных данных была проведена их шифровка и кодирование. Полученные первичные данные преобразованы из таблиц ответов Google Forms в электронный формат программы IBM SPSS STATISTICS, наиболее распространенной программы в области компьютеризированного анализа данных.

– Получены научно обоснованные результаты для разработки аналитических материалов, монографии, научных статей, практических рекомендаций.

– Изучен практический опыт Центра молодежных исследований при Национальном исследовательском университете «Высшая школа экономики». Была проведена презентация промежуточных результатов исследования по проекту.

– Проведены тренинги среди учащихся средних школ, студентов, педагогов средних учебных заведений, преподавателей и студентов ТиПО и высших учебных заведений.

– Подготовлены и опубликованы отчетные материалы по следующим категориям: «Преподаватели вузов и колледжей», «Родители учащихся общеобразовательных школ», «Студенты высших учебных заведений и ТиПО», «Ученики общеобразовательных школ», «Учителя общеобразовательных школ».

4. Имена и фамилии членов исследовательской группы с их идентификаторами (Scopus Author ID, Researcher ID, ORCID,  если имеются и ссылками на соответствующие профили.

Мырзахметова А.Ж., к.и.н., ВНС, руководитель темы

Хлебников И.Д., НС, старший преподаватель

Резвушкина Т.А., НС, старший преподаватель

Карасева Н.В., НС, старший преподаватель

 

5. Список публикаций (со ссылками на них) и патентов.

Авторские свидетельства:

1. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества» по направлению "Ученики общеобразовательных школ": Свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом от 5 октября 2021 года № 20658. Вид авторского права: произведение науки.

2. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»: отчет по категории «Преподаватели вузов и колледжей»: Свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом от 19 октября 2021 года № 21002. Вид авторского права: произведение науки.

3. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»: отчет по категории «Студенты высших учебных заведений и ТиПО»: Свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом от 19 октября 2021 года № 21001. Вид авторского права: произведение науки.

4. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»: отчет по категории «Родители учащихся общеобразовательных школ»: Свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом от 26 октября 2021 года № 21163. Вид авторского права: произведение науки.

5. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»: отчет по категории «Учителя общеобразовательных школ»: Свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом от 22 октября 2021 года № 21093. Вид авторского права: произведение науки.

 

Статьи, опубликованные в журналах КОКСОН:

1. A. Myrzakhmetova, I. Khlebnikov, T. Rezvushkina N. Karaseva Regulatory framework for the formation of information culture of modern Kazakhstan youth // Вестник Карагандинского университета. – Серия История. Философия. – 2020.- № 3(99). – С. 114-127. DOI 10.31489/2020HPh3/114-127

2. I.D. Khlebnikov The study of value representations of a sociocultural community construction considering the interdisciplinary interaction of history and empirical sociology // Вестник Карагандинского университета. – Серия История. Философия. – 2021. – № 3 (99). – С. 153-161. DOI 10.31489/2020HPh3/153-161

3. Мырзахметова А.Ж., Хлебников И.Д., Момошева Н.К. Казахстанский опыт развития информационной грамотности молодежи // Вестник Карагандинского университета. – Серия История. Философия. – 2021. - № 2(102). – С. 107-116

4. Хлебников И.Д., Мырзахметова А.Ж., Момошева Н.К. Исследование этнокультурной толерантности как составляющей информационной культуры студенческой молодежи // Вестник Карагандинского университета. – Серия История. Философия. – 2021. - № 3(103). – С. 65-76

 

Статьи, опубликованные в материалах международных конференций:

5. Мырзахметова А.Ж., Хлебников И.Д. Развитие критического мышления при помощи методов качественного и количественного анализа // Современное состояние медиаобразования в России в контексте мировых тенденций: Материалы II международной научной конференции. (г. Таганрог, 15 октября 2020 г.) – Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2020. – С. 127 – 132. https://biblioclub.ru/index.php?page=book_red&id=55498707

6. Акульбекова Н.З., Мырзахметова А.Ж. Интеграция медиа и информационной грамотности в учебные программы дисциплины «Русский язык» среднего образования Республики Казахстан // Современное состояние медиаобразования в России в контексте мировых тенденций: Материалы II международной научной конференции. (г. Таганрог, 15 октября 2020 г.) – Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2020. – С. 222–228. https://biblioclub.ru/index.php?page=book_red&id=55498707

7. Карасева Н.В., Резвушкина Т.А. Политико-правовые аспекты информатизации в Казахстане // Современное состояние медиаобразования в России в контексте мировых тенденций: Материалы II международной научной конференции. (г. Таганрог, 15 октября 2020 г.) – Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2020. – С. 342–347. https://biblioclub.ru/index.php?page=book_red&id=55498707

8. Мырзахметова А.Ж. Зарубежный опыт развития медиа и информационной грамотности // Актуальные проблемы исторической науки: материалы Республиканской Научно-практической конференции с международным участием, посвященной 70-летию к.и.н., доцента Бейсенбековой Н.А. – Караганда, 2020. – С. 177-182. https://up.ksu.kz/info/file/%D0%A1%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA%20%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%84.15-16.10.2020.pdf1.

9. Мырзахметова А.Ж. Построение современного информационного общества: казахстанский опыт // Современные технологии обеспечения качества образования в высших учебных заведениях: материалы Международной Научно-методической конференции, посвященной 25-летию факультета международных отношений и 30-летию кафедры международного права КазНУ им. аль-Фараби. – Алматы: Қазақ университеті, 2021. – С. 84-89. http://www.kaznu.kz/ru/18913/news/one/20948/

10. Хлебников И.Д. Эффективность использования информационных технологий и ресурсов в учебном процессе вуза // Современные технологии обеспечения качества образования в высших учебных заведениях: материалы Международной Научно-методической конференции, посвященной 25-летию факультета международных отношений и 30-летию кафедры международного права КазНУ им. аль-Фараби. – Алматы: Қазақ университеті, 2021. – С. 150-153. http://www.kaznu.kz/ru/18913/news/one/20948/

11. Хлебников И.Д. Развитие медиаграмотности в условиях реализации языковой политики в университете // Непрерывное образование в контексте Будущего: сборник научных статей по материалам IV Международной Научно-практической конференции (г. Москва, Россия, 21-22 апреля 2021 года). – М.: ГАОУ ВО МГПУ, ООО "А-Приор", 2021. – С. 551-556 https://ino.mgpu.ru/articles/sbornik-nauchnyh-statej-nepreryvnoe-obrazovanie-v-kontekste-budushhego/

12. Хлебников И.Д., Донецкая Н.А. Цифровая грамотность как фактор удовлетворенности студентов качеством образовательных услуг // Непрерывное образование в контексте Будущего: сборник научных статей по материалам IV Международной Научно-практической конференции (г. Москва, Россия, 21-22 апреля 2021 года). – М.: ГАОУ ВО МГПУ, ООО "А-Приор", 2021. – С. 191-196 https://ino.mgpu.ru/articles/sbornik-nauchnyh-statej-nepreryvnoe-obrazovanie-v-kontekste-budushhego/

13. Карасева Н.В. Особенности дистанционного обучения в вузах и организациях профессионального образования в период COVID-19 // Непрерывное образование в контексте Будущего: сборник научных статей по материалам IV Международной Научно-практической конференции (г. Москва, Россия, 21-22 апреля 2021 года). – М.: ГАОУ ВО МГПУ, ООО "А-Приор", 2021. – С. 292-297 https://ino.mgpu.ru/articles/sbornik-nauchnyh-statej-nepreryvnoe-obrazovanie-v-kontekste-budushhego/

14. Карасева Н.В. Анализ медиа и цифровой грамотности студенческой молодежи Казахстана (на примере городов Караганда, Темиртау и Сарань) // Современное состояние медиаобразования в России в контексте мировых тенденций: материалы III международной научной конференции / Таганрогский институт имени А. П. Чехова (филиал) ФГБОУ ВО «РГЭУ (РИНХ)»; Уральский государственный педагогический университет ; научные редакторы Н. А. Симбирцева, И. В. Челышева. – Электрон. дан. – Таганрог: [б. и.]; Екатеринбург: [б. и.], 2021. – С. 29-35 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46786753

15. Мырзахметова А.Ж. Состояние медиа и информационного пространства в Республике Казахстан // Современное состояние медиаобразования в России в контексте мировых тенденций : материалы III международной научной конференции / Таганрогский институт имени А. П. Чехова (филиал) ФГБОУ ВО «РГЭУ (РИНХ)»; Уральский государственный педагогический университет ; научные редакторы Н.А. Симбирцева, И.В. Челышева. – Электрон. дан. – Таганрог: [б. и.]; Екатеринбург: [б. и.], 2021. – С. 50-54. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46786753

16. Резвушкина Т.А. Информационная культура казахстанской молодежи: доступ к информационным ресурсам и их использование в период пандемии COVID-19 // Современное состояние медиаобразования в России в контексте мировых тенденций: материалы III международной научной конференции / Таганрогский институт имени А. П. Чехова (филиал) ФГБОУ ВО «РГЭУ (РИНХ)»; Уральский государственный педагогический университет; научные редакторы Н. А. Симбирцева, И. В. Челышева. – Электрон. дан. – Таганрог: [б. и.]; Екатеринбург: [б. и.], 2021. – С. 60-66. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46786753

17. Хлебников И.Д. Социальный портрет ученика основной школы в контексте развития медиаобразования // Современное состояние медиаобразования в России в контексте мировых тенденций: материалы III международной научной конференции / Таганрогский институт имени А.П. Чехова (филиал) ФГБОУ ВО «РГЭУ (РИНХ)»; Уральский государственный педагогический университет; научные редакторы Н. А. Симбирцева, И. В. Челышева. – Электрон. дан. – Таганрог: [б. и.]; Екатеринбург: [б. и.], 2021. – С. 249-254. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46786753

 

Статьи, опубликованные в научных журналах Республики Казахстан

18. Карасева Н.В. Анализ предпочтений использования социальных сетей молодежью: глобальный и локальный контекст // Вестник Торайгыров университета. – Гуманитарная серия. – 2021. – № 1. – С. 111-123 https://doi.org/10.48081/PEMN9824

 

Отчетные материалы:

19. Мырзахметова А.Ж., Хлебников И.Д., Резвушкина Т.А., Карасева Н.В. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»: отчет по категории «Преподаватели вузов и колледжей». – Караганда, 2021. – 90 с.

20. Мырзахметова А.Ж., Хлебников И.Д., Резвушкина Т.А., Карасева Н.В. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»: отчет по категории «Родители учащихся общеобразовательных школ». – Караганда, 2021. – 107 с.

21. Мырзахметова А.Ж., Хлебников И.Д., Резвушкина Т.А., Карасева Н.В. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»: отчет по категории «Студенты высших учебных заведений и ТиПО». – Караганда, 2021. – 97 с.

22. Мырзахметова А.Ж., Хлебников И.Д., Резвушкина Т.А., Карасева Н.В. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»: отчет по категории «Ученики общеобразовательных школ». – Караганда, 2021. – 79 с.

23. Мырзахметова А.Ж., Хлебников И.Д., Резвушкина Т.А., Карасева Н.В. Результаты анкетирования в рамках исследования по проекту АР08052518 «Формирование информационной культуры казахстанской молодежи как фактор роста интеллектуального потенциала общества»: отчет по категории «Учителя общеобразовательных школ». – Караганда, 2021. – 95 с.

1. AP08052672 «Синтез и исследование фотопроцессов в графеновых квантовых точках»

2. Актуальность исследования:

Графен и его производные c sp²-гибридизацией широко используются в энергетике и материалах окружающей среды, таких как сохранение энергии, фотовольтаика, фотоэлектрохимическая и фотокаталитическая генерация водородного/углеводородного топлива и фотокатализ органических загрязнений.

Оксид графена и его модификации, в отличие от графена, является более удобным материалом для исследователей, поскольку его легко получить, а также использовать в практических целях. Эффект квантового ограничения применим не только к графену, но и к оксиду графена. Это привело к возникновению нового типа углеродных наноструктур – графеновых квантовых точек. Такие квантовые точки обладают дискретной шириной запрещенной зоны и проявляют фотолюминесцентные свойства.

В сравнении с традиционными полупроводниковыми квантовыми точками и органическими красителями, фотолюминесцирующие углеродсодержащие (carbon-based) квантовые точки обладают высокими растворимостью в водных растворах, химической инертностью и устойчивостью к фотообесвесцвечиванию. Например, генерация и транспорт электронов в графеновых точках использовались для солнечных элементов, органических светодиодов (OLED), фотоприемников, фотокатализаторов и суперконденсаторов. Управляемая гашением флуоресценция была развита для сенсоров биомолекул, ионов металлов и токсичных/опасных веществ. Также, несомненным преимуществом является их низкая токсичность и высокая биосовместимость, что делает их весьма многообещающими для биофизических и медицинских приложений, например для биоизображений, биосенсоров, доставки лекарств и медицинской диагностики.

В настоящее время практически отсутствуют работы, посвященные планомерному и комплексному исследованию графеновых квантовых точек, полученных методом лазерной абляции, что является целью настоящего проекта. В настоящем проекте будет установлена взаимосвязь между параметрами лазерного излучения и оптическими, структурными и морфологическими свойствами получаемых графеновых точек.

3. Цель проекта – синтез квантовых точек на основе графена и его производных  методом импульсной лазерной абляции и исследование фотопроцессов в них.

4. Ожидаемые и достигнутые результаты:

2020 г.

– изучено влияние природы растворителя на размер, структуру и оптические свойства оксида графена в дисперсиях. Показано, что после лазерной абляции происходит двукратное увеличение люминесцентной способности GO в водном растворе;

– исследовано влияние плотности энергии лазерного излучения на свойства GO в водных дисперсиях. Показано, что при использовании лазерных импульсов с плотностью энергии 21 Дж/см² распределение частиц становится однородным;

– рассмотрена зависимость размера, структуры и оптических свойств графеновых точек от времени абляции. Показано, что квантовые точки на основе оксида графена могут быть получены после центрифугирования дисперсии GO до абляции и при времени облучения не менее 30 минут;

– изучены  свойства графеновых точек, полученных при абляции лазерным излучением различной длины волны. Показано, что при аблировании лазерным излучением с λ_ген=532 нм распределение размеров частиц более равномерное, латеральные размеры частиц меньше, а их инетнсивность флуоресценции выше по сравнению с образцами, полученными при λ_ген=355 нм.

2021 г.

– разработана методика получения квантовых точек на основе rGO и NGO. Показано, что центрифугирование является важной стадией пробоподготовки образцов, которое предотвращает концентрационное тушение флуоресценции графеновых точек;

– изучено влияние длительности лазерной абляции листов восстановленного оксида графена на их структуру, состав и оптические свойства. Показано, что после аблирования в течении 30 минут интенсивность флуоресценции увеличивается в 3 раза. Дисперсии rGO после абляции обладают длительной люминесценцией;

– исследовано влияние лазерной абляции допированного азотом оксида графена на его оптические свойства. После лазерного облучения NGO происходит заметное увеличение интенсивности флуоресценции в ~11,0 и 8,5 раз для 30 и 60 минут, соответственно. Исследуемые образцы после аблирования проявляют длительную люминесценцию.

 

5. Имена и фамилии членов исследовательской группы:

№ п/п	ФИО	ORCID ID	Web of Science (ResearcherID)	Scopus AuthorID
1	Селиверстова Е.В., PhD, руководитель проекта	0000-0002-9507-8825	N-7199-2017	35323255400
2	Афанасьев Д.А., PhD	0000-0002-0437-5315	D-4196-2012	41661115200
3	Темирбаева Д.А.	0000-0002-0201-2692	U-6122-2018	57204729767
4	Омарова Г.С.	0000-0003-2900-2168	AAR-2124-2020	56669661100
5	Алихайдарова Э.Ж.	0000-0003-3024-8237	–	57218136924
6	Меньшова Е.П.	–	–	57283853000

 

6. Список публикаций:

статьи, опубликованные в журналах Clarivate Analytics и Scopus:

1. Seliverstova E., Ibrayev N., Menshova E., Alikhaidarova E. Laser modification of structure and optical properties of N-doped graphene oxide // Materials Research Express, 2021, Vol. 8, No. 11, P. 115601 (IF 1,62; WoS Q4; Процентиль Scopus 42). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1591/ac31fc/meta

статьи, опубликованные в журналах РИНЦ и КОКСОН:

2. Селиверстова Е.В., Ибраев Н.Х., Меньшова Е.П. Синтез и исследование дисперсий оксида графена при различном времени лазерной абляции // Актуальные научные исследования в современном мире. – 2020. – T. 96, №. 9. –  С. 159–164. (IF РИНЦ 0,037). https://elibrary.ru/item.asp?id=44097355

3. Seliverstova E.V., Ibrayev N.Kh., Temirbayeva D.A., Omarova G.S. Optical properties of ablated graphene oxide in aqueous dispersions // Bulletin of the Karaganda University. Physics series. – 2020. – Vol. 99, № 3. – P. 6–12. doi 10.31489/2020Ph3/6–12 (IF КазБЦ 0,048) https://rep.ksu.kz/handle/data/10126

статьи, опубликованные в материалах международных конференций:

4. Селиверстова Е., Темирбаева Д., Омарова Г. Влияние лазерной абляции на оптические и структурные свойства дисперсий оксида графена // Фундаментальные и прикладные вопросы физики: междунар. конф. Секция II (сентябрь 2020). – Ташкент, 2020. – C. 51–53.

5. Seliverstova E.V., Ibrayev N., Menshova Ye.P. Effect of laser energy density on structure features of graphene oxide in aqueous dispersion // Modern Problems in Science: Abstracts of VIII International Scientific and Practical Conference. – Prague, Czech Republic 2020. – P. 574 – 576. https://isg-konf.com/ru/modern-problems-in-science-ru/

6. Seliverstova E., Ibrayev N., Menshova E. Synthesis and study of optical properties  of reduced graphene oxide quantum dots // 5^th International Symposium on Molecular Photonics dedicated to the memory of Academician A.N. Terenin (1896–1967). – St. Petersburg, 2021. – P. 62. http://terenin-2021.ru/img/TMS-2021_Abstracts.pdf

7. Seliverstova E., Ibrayev N., Menshova E. Long-lived luminescence and transient absorption of graphene oxide quantum dots, prepared by laser ablation // Advanced Carbon Nanostructures ACNS’2021: 15^th International Conference. – Saint-Petersburg, Russia, 2021. – P. 68. http://acns2021.ioffe.ru/

1. ИРН, Название проекта:AP08052675 – «Разработка новых нанокомпозитных материалов для фотокаталитического разложения воды»
2. Актуальность.Необходимость осуществления настоящего проекта на территории Республики Казахстан продиктована реализацией Стратегии «Эффективное использование энергии и возобновляемых ресурсов Республики Казахстан в целях устойчивого развития до 2024 года» (от 14 ноября 2006 года).

Наноматериалы привлекают значительное внимание исследователей, производства и широкой публики в различных приложениях. Уменьшение размеров макроскопических материалов до наномасштабов может иметь критическое влияние на его свойства. Ожидается, что общий объем сбыта мирового рынка нанотехнологий достигнет 75,8 млн долларов к 2020 г. В настоящее время в Казахстане нет поставщиков, розничных продаж, применений или консультативных органов по этому направлению, несмотря на то, что национальный интерес в использовании наноматериалов растет. Можно выделить ряд ключевых областей для наноматериалов, например, солнечная энергетика (производство солнечных батарей для наземного применения и космоса), нефтеперерабатывающая, буровая промышленность и добыча битума (производство современных клапанов для насосов с нанопокрытием), машиностроение (производство оборудования для очистки воды на основе нанотехнологий).

3. Цель проекта – синтез наноструктурированныхпленок на основе наностержней, нанотрубок диоксида титана, оксида графена и наночастиц серебра и исследование их электротранспортных, фотоэлектрических, оптическихи фотокаталитических свойств.
4. Ожидаемые и достигнутые результаты.

              В 2020–2021 гг. в результате проведенных исследований цели и задачи раздела 1  проекта, посвященных разработке технологии получения наностержней и нанотрубок диоксида титана с высокой фотокаталитической активностью, синтезу полупроводниковых пленок на основе наностержней диоксида титана с наилучшей фотокаталитической активностью, получению полупроводниковых пленок на основе нанотрубок диоксида титана с наилучшей фотокаталитической активностью, исследованию электротранспортных свойств пленок, их морфологии поверхности, структуре, удельную площадь поверхности и оптическим характеристикам выполнены полностью.

В 2020 г. также, начаты работы по синтезу и исследованию свойств новых нанокомпозитных материалов на основе наноструктурированных пленок диоксида титана и оксида графена, разработке методики осаждения графеновых листов на поверхность пленок, образованных наностержнями TiO2, разработке методики осаждения графеновых листов на поверхность пленок, образованных нанотрубками TiO₂, исследованию влияния условий приготовления наноструктурированных материалов на их удельную площадь поверхности, структуру, электрофизические, оптические и фотокаталитические свойства.

2021 году начата работа по применению локализованного плазмонного резонанса наночастиц металла для улучшения фотокаталитических свойств наноструктурированных пленок TiO₂ и графена. Проведенные работы соответствуют календарному плану и технической спецификации Договора.

В результате реализации задач проекта были получены следующие результаты:

1. Разработка технологии получения наностержней и нанотрубок диоксида титана с высокой фотокаталитической активностью:

– Исследованы условия получения тонких пленок полупроводника с контролируемой морфологией, удельной площадью поверхности и фотокаталитической активностью.

1.1 Синтез полупроводниковых пленок на основе наностержней диоксида титана с наилучшей фотокаталитической активностью

– при различных температурах гидротермального синтеза были получены пленки, образованные наностержнямиTiO₂. Для получения пленок с различной морфологии варьировали температуру печи и длительность синтеза в диапазоне от 120⁰С до 200⁰C и от 6 до 24 часов соответственно. Определены условия, при которых наблюдается максимальная фотокаталитическая активность пленок.

1.2 Получение полупроводниковых пленок на основе нанотрубок диоксида титана с наилучшей фотокаталитической активностью:

– получения пленок на основе нанотрубок TiO₂ осуществлялся методом 2 стадийного электрохимического анодирования металлической фольги. Установлено, что увеличение напряжения анодирования приводит к увеличению внутреннего и соответственно внешнего диаметра НТ TiO₂, при этом их скорость роста так же возрастает. Так для пленки, образованной НТ TiO2 полученной при напряжений анодирования 20 В ее толщина составляет 16,1 мкм, а при 60 В составляет 36,7 мкм. Для пленки синтезированной при 20 В плотность фототока в 4 раза выше чем у пленки, полученной при напряжений 60 В. Увеличение напряжения анодирования приводит к изменению диаметра и длины нанотрубок, которые в свою очередь приводят к изменению удельной поверхности образцов. Так, для пленки, полученной при напряжении 20 В ее активная площадь составила 974 см²/см², а у пленки 60 В 406 см²/см², что также имеет разницу почти в 3 раза.

1.3 Исследование электротранспортных свойства пленок, их морфологию поверхности, структуру, удельную площадь поверхности и оптические характеристики:

– исследование электротранспортных свойств пленок из НС и НТ TiO₂ осуществляли методом плазменного резонанса спектроскопии. В пленках из НС ее значение составляет 28.7 при 120 ⁰С, а для НС при 180 ⁰С 15.6, что может свидетельствовать о том, что в НС плотность электронов в ловушечных состояниях меньше. Аналогичное можно наблюдать и в пленках, образованных НТ TiO₂. Так, при 20В скорость рекомбинации составлял 38 с^–1, а при 60 В 57 с^–1. Время жизни электронов τ_eff  при 120 ниже, чем в пленках из НС 180⁰С. Сопротивление электронному транспорту в НС и НТ TiO₂ (R_w) для пленок полученных при 180 ⁰С и 20В соответственно меньше чем у остальных.

2.Синтез и исследование свойств новых нанокомпозитных материалов на основе наноструктурированных пленок диоксида титана и оксида графена:

– Разработаны методики осаждения графеновыхнанолистов на поверхность наностержней и нанотрубок TiO₂. Методика осаждения графеновых наноструктур включает метод электрохимического осаждения и метод распыления аэрографом.

2.1 Разработка методики осаждения графеновых листов на поверхность пленок, образованных наностержнями TiO₂:

– синтезированы нанокомпозитные материалы наностержний TiO₂–оксид графена. Электрохимическим методом на поверхность НС TiO₂ были осаждены листы восстановленного оксида графена при длительности осаждения 1, 3 и 5 минут. Исследовано влияния условий приготовления наноструктурированных материалов на их удельную площадь поверхности, структуру, электрофизические, оптические и фотокаталитические свойства. Добавление в структуру НС TiO₂ rGO значительно увеличивает удельную площадь поверхности наноструктур. Так, для пленок из НС величина удельной площади до осаждения оксида графена составляла 29,3 м²/г, после возросло до 63,1 м²/г, точно так же и объем адсорбированного газа. В НС TiO₂ / rGO_3 мин наблюдается низкий коэффициент рекомбинации и длительное время жизни электронов.

2.2 Разработка методики осаждения графеновых листов на поверхность пленок, образованных нанотрубками TiO₂

– Получены новые нанокомпозитные материалы на основе нанотрубок диоксида титана и оксида графена. Электрохимическим методом на поверхность НТ TiO₂ были осаждены листы восстановленного оксида графена при длительности осаждения 1, 3 и 5 минут. Исследовано влияния условий приготовления наноструктурированных материалов на их удельную площадь поверхности, структуру, электрофизические, оптические и фотокаталитические свойства. Добавление в структуру НТ TiO₂ rGO значительно увеличивает удельную площадь поверхности наноструктур. Что указывает о том, что в данных ячейках восстановление электролита на границе раздела электролит/катализатор (оксид графена) происходит более эффективно, чем у остальных.

2.3 Исследование влияния условий приготовления наноструктурированных материалов на их удельную площадь поверхности, структуру, электрофизические, оптические и фотокаталитические свойства

– определены влияние условий приготовления на удельную площадь поверхности, структуру, электрофизические, оптические и фотокаталитические свойства.

3. Применение локализованного плазменного резонанса наночастиц метала для улучшения фотокаталитических свойств наноструктурированных пленок TiO₂ и графена:

– Оптимизирована технология изготовления и синтез НЧ Ag методом лазерной абляции. Для синтеза использована вторая гармоника твердотельного Ndлазера:YAG лазера (SOLAR LQ 215, λген=532 нм, Еимп =90 мДж, τ=10 нс). В спиртовом растворе при лазерной абляции образуются большие размеры НЧ Ag . Для серебра средний размер составляет 97 нм. По оптической плотности наночастиц серебра установлено, спектр плазменного резонанса НЧ серебра в спирте имеет максимум на длине волны 406 нм и полуширину 46 нм. Так же коллоидный раствор НЧ серебра синтезировался методом химического восстановления ионов металла из соли нитрата серебра (AgNO3) в этанольном растворе борогидридом натрия (NaBH4). Для получения полупроводниковой оболочки TiO2 смешивались этанольные растворы TIPT с концентрациями от 0,002 до 0,05 моль/л и НЧ Ag при тщательном перемешивании. Полученную смесь перемешивали 12 часов на многофункциональном ротаторе PTR–35 при комнатной температуре в темноте. Морфология поверхности наночастц серебра изучена методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и сканирующей электронной микроскопией. Наночастицы серебра размером около10-20 нм.

3.1 Синтез наночастиц Ag и наночастиц «ядро-оболочка» состава Ag/TiO₂

– Для получения НЧ серебра борогидрид натрия массой 0,001 г. растворялся в 25 мл этилового спирта. Раствор нитрата серебра в соотношении 0,0045 г на 10 мл растворяли в этиловом спирте. В полученный раствор AgNO₃ при постоянном перемешивании добавляли, охлажденный до –2 ºС, раствор борогидрида натрия в несколько этапов по 50 мкл. Для синтеза полупроводниковой оболочки из диоксида титана были использованы свежеприготовленные коллоидные растворы НЧ серебра. Для получения структур Ag/TiO₂ с разной толщиной оболочки изменялась концентрация TTIP в растворе. В реакционную емкость, содержащую 1 мл приготовленного раствора НЧ серебра, добавляли TTIP с концентрациями от 0,002 до 0,05 моль/л. Регистрация спектров поглощения синтезированных коллоидных растворов производилось на спектрофотометре Cary 300 UV-Vis.Наличие полосы поглощения с максимумом на 394 нм с полушириной равной =95 нм свидетельствует об образовании НЧ серебра.

3.2 Разработка методики внедрения наночастиц Ag и наночастиц «ядро-оболочка» состава Ag/TiO₂ в наноструктурированные пленки:

– Внедрение наночастиц серебра в нанотрубки диоксида титана методом физической сорбции из растворов. Наночастицы серебра были получены методом цитратного восстановления AgNO₃ в водном растворе. Восстановление проводилось следующим образом. Отдельно приготавливали раствор AgNO₃ - 16,99 мг на 100 мл Н₂О. Приготовленный раствор наливали в термостойкую посуду и доводили до кипения. Затем в кипящий раствор AgNO₃ добавляли 10 мкл водного раствора Na₃C₆H₅O₇ - 19,99 мг на 2 мл. Полученный раствор кипятили в течение 1 часа. После доливали Н₂О до 200 мл. Средний размер частиц серебра равен 85 нм. Разброс полученных значений по дисперсности частиц серебра минимальный и находится в пределах от 5 до 10 нм.

3.3 Исследование влияния плазменного резонанса наночастиц серебра на фотокаталитическую активность нанокомпозитов:

– Исследовали влияние плазменного резонанса наночастиц серебра допированных в поры нанотрубок диоксида титана на фотокаталитическую активность. Исследовали концентрационную зависимость. Для определения влияния концентраций наночастиц серебра на фотокаталитическую активность нанокомпозита ее величину варьировали путем выдержки пленки в растворе, где происходит осаждение наночастиц. Время осаждение менялось от 30 секунд до 5 минут.

5. Имена и фамилии членов исследовательской группы с их идентификаторами (Scopus Author ID, Researcher ID, ORCID,  если имеются и ссылками на соответствующие профили.

№	ФИО члена исследовательской группы	Должность	Идентификатор
1	Сериков Т. М.	Руководитель проекта	Researcher ID: O-2377-2017 ORCID ID: 0000-0003-4302-9674 Author ID Scopus: 56669712000
2	Омарова Г.С.	МНС	Researcher ID: AAR-2124-2020 ORCID ID: 0000-0003-2900-2168 Author ID Scopus: 56669661100
3	Садықова А.Е.	МНС	Researcher ID: AAK-7985-2021 ORCID ID: 0000-0003-0148-3078 Author ID Scopus: 57200382854
4	Жанбирбаева П.А.	Лаборант
5	Куанышбекова А.Б.	Лаборант

 

6. Список публикаций (со ссылками на них) и патентов.

Монография

1.  Serikov T.M. Nanostructured titanium dioxide materials for photovoltaics and photocatalysis /Karaganda University named after Academician E.A. Buketov. Karaganda:, 2021. P.160 (в печати)

 

– публикация в рейтинговом научном журнале (по базе данных TR и Scopus):

 

1. Serikov T.M. The effect of electric transport properties of titanium dioxide nanostructures on their photocatalytic activity // Bulletin of the university of Karaganda-physics.–2020.– Vol.99, №3.– P.13 –21. doi: 10.31489/2020Ph3/13-21
2. . Serikov T.M., Ibrayev N. Kh., Isaykina O. Ya., Savilov S.V. Nanocrystalline TiO₂ films: synthesis, low-temperature luminescent and photovoltaic properties // Journal of Inorganic Chemistry.–2021. – Vol. 66, №1.– P.107-114. (Q4, IF – 1.312,  Процентиль – 52) doi:10.1134/S0036023621010071
3. Serikov T.M., Ibrayev N. Kh., Savilov S. V., Ivanova T. M. Influence of the hydrothermal synthesis conditions on the photocatalytic activity of titanium dioxide nanorods Russian Journal of Applied Chemistry. – 2021. – Vol. 94, №4.– P.438 –445 (Q4, IF – 0.85, Процентиль – 33) doi:10.1134/S1070427221040030
4. Ibrayev N. Kh., Seliverstova E. V., Sadykova A. E., Serikov T.M. Synthesis, structure and physical properties of a nanocomposite based on graphene oxide and TiO₂ Journal of Physical Chemistry.–2021.–Vol.95, №4.– P.747 –753. (Q4, IF – 0.691, Процентиль – 18) doi:10/1134/S0036024421040105
5. T.M .Serikov,A.E. Sadykova, P.A.Zhanbirbayeva, A.S.Baltabekov, Kayumova A.S. Photocatalytic water splitting of nanocomposite materials based on TiO₂ and rGO nanorods Bulletin of the university of Karaganda-physics.–2021.– Vol.103, №3.– P.13 –21. doi: 10.31489/2021Ph3/13-21
6. A. B. Kuanyshbekova, T.M. Serikov , P.A. Zhanbirbayeva, A.E. Sadykova, G.T. Beisembaeva, A.S.Baltabekov The influence of the solution of their amount on the process of water splitting by the electrolysis method Bulletin of the university of Karaganda-physics.–2021.

 

• публикация в рейтинговыхнаучных журналах СНГ:

7. 1. Сериков Т.М., Ибраев Н. Х., Исайкина О. Я., Савилов С. В.Нанокристаллические пленки TiO₂: синтез, низкотемпературные люминесцентные и фотовольтаические свойства Журнал неорганической химии.– 2021.–T.66, №1.–С.1-8.  (РИНЦ– 1,503).
8. 2. Сериков Т.М.,Ибраев Н. Х., Исайкина О. Я., Савилов С. В. Влияние условий гидротермального синтеза на фотокаталитическую активность наностержней диоксида титана Журнал прикладной химии.–2021. –Т.94, №4.–С.445–452. (РИНЦ – 1,092 )
9. 3. Н. Х. Ибраев, Е. В. Селиверстова, А. Е. Садыкова, Сериков Т.М. Синтез, структура и физические свойства нанокомпозита на основе оксида графена и TiO₂ Журнал физической химии.–2021 год.–  Т.95, №4.–С.574–580. (РИНЦ – 1,080 )

 

– публикации в материалах международных  и республиканских конференций:

10. 1. Садықова А.Е., Балтабеков А.С., Жанбирбаева П.А., Демисинова А., Сериков Т.М. Исследование фотокаталитической активности Наноструктурна основе наностержнейTiO₂ // Актуальные проблемы современной физики и смысловой педагогики. – Караганда, 2021. – C. 82.
11. Сериков Т.М. Синтез и исследование наноструктурированных пленок диоксида титана и графена для фотокаталитического расщепления воды I Международное книжное издание стран Содружества Независимых Государств «Лучший молодой ученый-2020»: 1 международная книжная коллекция научных работ молодых.–Нур-султан, 2020г.–С.47-51