Следующее интервью в рамках рубрики #НаучныйХимтех мы взяли у молодого ученого, к.х.н., старшего преподавателя и по совместительству старшего научного сотрудника кафедры органической химии Скворцова Ивана Александровича.
Его проект «Гибридные фотоактивные материалы на основе субфталоцианинов и частиц графитоподобного нитрида углерода» стал победителем конкурса 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов и получил финансирование на общую сумму 3 млн.
Какова ваша область научных интересов?
Область научных интересов – синтез и исследование гибридных фотоактивных материалов на основе (суб)фталоцианинов. Основы для настоящего исследования были заложены ещё в период аспирантуры, когда я работал под руководством д.х.н., профессора Павла Анатольевича Стужина. Тематика исследований многогранна, поскольку включает необходимость тесного междисциплинарного сотрудничества в области химического материаловедения, органического синтеза и фотохимии.
Это фундаментальные исследования, но у них есть практический выход?
Да, конечно. Получаемые соединения на основе субфталоцианиновых красителей и их производных из-за высокой генерации активных форм кислорода, фотостабильности и интенсивного поглощения в видимом диапазоне спектра могут найти применение в фотокаталитических приложениях для решения специфических задач органического синтеза.
С другой стороны, они могут выступать в качестве переключателей и сенсоров (например, на тяжелые металлы, токсичные анионы, кислотность среды и т.д.) для нужд экологии, пищевой промышленности и биомедицины. В настоящее время особое внимание уделяется созданию селективных анионных рецепторов и фотокатализаторов для окисления различных субстратов с фармакофорными функциональными группами, модельных систем, имитирующих органические загрязнители in vitro (например, антибиотики, текстильные красители).
Какая работа проведена в рамках реализации гранта?
Как отражено в названии, главной задачей проекта является получение гибридных материалов на основе g-C3N4 и субфталоцианинов, а также оценка их фотокаталитической активности в реакциях разложения водных модельных загрязнителей. Данное направление реализуется в настоящий момент и является третьим блоком нашей экспериментальной работы.
Реализуем этот проект вместе с нашими молодыми учеными-аспирантами Александром Александровичем Гончаренко (аспирант кафедры органической химии) и Максимом Дмитриевичем Лебедевым (аспирант кафедры неорганической химии) – экспертами в области материаловедения.
В данный период идет 2 этап реализации нашего проекта, и мы с ребятами его коротко озаглавили как «материаловедческий и фотохимический». Сейчас в рамках второго года завершаем работу по одному из направлений и готовим к публикации статью.
Во время реализации первого этапа был решен ряд интересных задач как фундаментальной, так и прикладной значимости. Несмотря на большое количество публикаций по части синтеза графитоподобного нитрида углерода (g-C3N4), для нас оставались открытыми вопросы о том, какой метод получения данного материала дает наибольший выход и позволяет синтезировать продукт высокого качества. Максим и Александр смогли не только найти оптимальный способ синтеза g-C3N4 разной морфологии, но и изучить предорганизацию его предшественника – меламин-цианурата на поверхности модифицированных частиц кремнезема (SiO2). По этому направлению у нас вышла статья в Журнале Неорганической Химии.
В ходе исследований были и коллаборации и с другими кафедрами вуза и научными организациями?
Во время реализации первого этапа совместно с Александром Алексеевичем Калягиным (ИХР РАН) мы также отдельно изучили фотохимические свойства серии аксиально модифицированных субфталоцианинов как компонентов наших гибридных систем с g-C3N4.
В коллаборации с группой профессора Бирина Кирилла Петровича (ИФХЭ РАН, Москва) была впервые исследована фотокаталитическая активность полученных субфталоцианинов в процессе аэробного гомогенного фотоокисления сульфидов до сульфоксидов. Данные исследования отразились в совместной публикации в журнале ChemPlusChem.
В работе приняли активное участие студенты, аспиранты и сотрудники кафедры Органической химии и Технологии тонкого органического синтеза: Лапшина Дарья Андреевна, Чуфарин Алексей Евгеньевич и Шагалов Евгений Владимирович.
Какие Ваши научные планы после того, как закончится этот грант?
Проведенные исследования позволяют оценить и расширить потенциал применения гибридных материалов на основе субфталоциаинов и графитоподобного нитрида углерода в фотокатализе. Способов химической модификации данных материалов как в симбиозе друг с другом, так и по отдельности, очень много. Поэтому с синтетической точки зрения перспективы дальнейших фундаментальных исследований весьма обширны. Чтобы оценить потенциал применения наших материалов, интересно было бы изучить их в качестве сенсибилизаторов в фотоокислении широкой линейки субстратов-модельных загрязнителей, отличающихся по своей структуре и свойствам.