Улучшение фотокаталитических свойств наночастиц двуокиси титана за счет модифицикации комплексами каротиноидов

Использование самоорганизующихся наноразмерных агрегатов для создания новых материалов, обладающих полезными свойствами — одна из приоритетных задач физической химии на современном этапе. Хорошим примером являются композиции на основе диоксида титана, который при облучении УФ светом легко выбрасывает электрон, запуская при этом процессы генерации активных короткоживущих радикалов. Образовавшиеся радикалы могут окислять любые органические соединения, и именно эта возможность широко используется на практике, в частности, для очистки воды и воздуха от вредных примесей, а также в медицинских целях, в фотодинамической терапии. Известны попытки использования TiO2 при создании искусственных солнечных элементов. Недостатком чистого TiO2 является низкий квантовый выход реакции из-за высокой вероятности обратного переноса электрона, и узкий спектральный диапазон поглощения света (до 350 нм). Впервые в мире получены и охарактеризованы водорастворимые комплексы каротиноидов бета-каротина и кантаксантина с природным полисахаридом арабиногалактаном (АГ). Продемонстрировано повышение квантового выхода и увеличение времени жизни катион-радикала кантаксантина при фотооблучении комплекса на поверхности наночастиц двуокиси титана в твердом состоянии (Рис. 1). При фотолизе суспензии TiO2 в водном растворе комплексов каротиноидов наблюдается десятикратное увеличение квантового выхода гидроксильных радикалов по сравнению с «чистым» TiO2 (Рис. 2). Использование комплексов каротиноидов позволяет повысить квантовый выход реакции за счет уменьшения скорости обратного переноса электрона в этих системах, а также расширить спектральную область реакции с ультрафиолета до видимой области. Эти результаты могут быть использованы при создании искусственных фотосинтетических и фотокаталитических устройств на основе двуокиси титана с участием каротиноидов, а также для целей фотодинамической терапии.