Zespół Fotoelektrochemii Półprzewodników
Kierownik zespołu: prof. dr hab. Magdalena Skompska
Adres e-mail Kierownika: mskomps@chem.uw.edu.pl
Krótki opis tematyki badawczej:
Tematyka badawcza Zespołu koncentruje się wokół syntezy i charakterystyki materiałów i układów hybrydowych, znajdujących zastosowanie w elektrokatalizie, foto(elektro) katalizie i ogniwach słonecznych. Do tej pierwszej grupy należą układy organiczno-nieorganiczne, w których nanocząstki bimetaliczne Au@Pt o wielkości kilku nanometrów są równomiernie rozproszone w warstwie polimeru przewodzącego, osadzonego na elektrodzie. Układy te wykazują wyjątkowo wysoką aktywność w reakcji elektrokatalitycznego utlenienia kwasu mrówkowego – paliwa stosowanego w niskotemperaturowych ogniwach paliwowych. Z kolei układ polimer/Au(nanocząstki) okazał się bardzo dobrym katalizatorem reakcji redukcji p-nitrofenolu do p-aminofenolu. Zajmujemy się również opracowywaniem nowych, niemetalicznych katalizatorów, na bazie m.in. MoS2, do elektrokatalitycznego wydzielania wodoru.
Drugim kierunkiem prowadzonych przez nas badań jest synteza nanostrukturalnych półprzewodników i ich wykorzystanie w foto(elektro)katalitycznym rozkładzie wody i degradacji zanieczyszczeń organicznych (barwników i farmaceutyków). Przygotowujemy układy hybrydowe, bazujące na półprzewodnikach nieorganicznych (BiVO4, TiO2 Bi2WO6) i organicznym, grafitopodobnym g-C3N4. Układy te dodatkowo zawierają nanocząstki Au lub fullereny, które ułatwiają separację fotowygenerowanych par elektron dziura, dzięki czemu te trójskładnikowe układy działają wg tzw. schematu Z i wykazują bardzo dobrą aktywność fotokatalityczną. Wytworzone przez nas układy hybrydowe okazały się bardzo skuteczne w degradacji duloksetyny (aktywnej substancji stosowanej w antydepresantach) i innych farmaceutyków, których obecność w ściekach zagraża wodnym ekosystemom.
Kolejnym kierunkiem badań jest optymalizacja procesów osadzania w celu uzyskania metodą niskokosztową materiałów półprzewodnikowych jak również ich dodatkowa funkcjonalizacja z wykorzystaniem polimerów przewodzących lub układów wielowarstwowa lub układów mieszanych na bazie polielektrolitów.
Odrębną ścieżkę badań prowadzi dr hab. Paweł Oracz, którego zainteresowania naukowe skupiają się nad metodami obliczeniowymi, stosowanymi pod kątem wyznaczania właściwości termodynamicznych węglowodorów halogenowanych w standardzie IUPAC-NIST.
W swoich badaniach wykorzystujemy następujące techniki pomiarowe:
metody elektrochemiczne (potencjodynamiczne, potencjostatyczne, impedancyjne, elektrochemiczną mikrowagę kwarcową), spektroskopowe (UV-Vis, Raman, FTIR, PL), XPS, SIMS oraz mikroskopowe (SEM, TEM, HR-TEM).
Badania dotyczące fizykochemii półprzewodników prowadzimy we współpracy z Wydziałem Fizyki UW (naukowcami z Zakładu Fizyki Ciała Stałego), natomiast badania nad fotokatalitycznym rozkładem farmaceutyków prowadzone są we współpracy z naukowcami z Wydziału Farmacji WUM.