Анотація до роботи:

Воробець В. С. Стан іонів та фотоелектрохімічні процеси в концентрованих полісульфідних розчинах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 – фізична хімія. – Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І.Вернадського НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена вивченню стану іонів та фотоелектрохімічних процесів на напівпровідниках у концентрованих полісульфідних розчинах. Показано, що при великій концентрації лугу і сульфіду відбувається утворення іонної пари NaS^– . Знайдено значення константи гідролізу сульфід-іону і константи іонної асоціації, розраховано розподіл іонних частинок у полісульфідних розчинах з різним відношенням сірки до сульфіду натрію Х .

Показано, що електроактивними частинками в анодній фотоелектрохімічній реакції на CdSe у полісульфідному електроліті є іони HS^-.

Знайдено оптимальний склад полісульфідного електроліту для використання у фотоелектрохімічних перетворювачах. Показано, що фоточутливість GaAs і InР після модифікування їхньої поверхні наночастинками CdS збільшується із зменшенням внеску катодного фотоструму відновлення полісульфідів і зниженням рекомбінаційних втрат на поверхні, в результаті чого в полісульфідному розчині отримано значення к.к.д. перетворення енергії сонячного світла в електричну енергію 23% .

1. Вивчено стан іонів у концентрованих полісульфідних розчинах з низьким вмістом сірки. Показано, що при великій концентрації лугу відбувається утворення іонної пари NaS^- . Визначено константу гідролізу сульфід- іону та константу іонної асоціації, розраховано розподіл іонних частинок для цих розчинів.

2. Показано, що експериментальні значення другої константи дисоціації H₂S (рК_а = 12-17) залежать від концентрації лугу. Зменшення значень К_{а і}з збільшенням концентрації лугу пояснено впливом процесів іонної асоціації.

3. Вперше потенціометричним методом з використанням сульфід-селективного електроду визначено величину другої константи дисоціації сірководню стосовно концентрованих полісульфідних розчинів, що містять високу концентрацію сірки ( для розчинів з іонною силою I = 4 К_а = 8,710^-16; для розчинів із I = 5 К_а = 6,510^-16 ). З використанням цієї константи та спектрофотометричних досліджень знайдено розподіл іонних частинок ОН , HS^-, S , S , S , S , S , NaS у полісульфідних розчинах з різним відношенням сірки до сульфіду натрію Х . Знайдено, що при збільшенні Х збільшується концентрація полісульфідних частинок із більшою довжиною ланцюжка.

4. Показано, що електроактивними частинками у фотоелектрохімічній реакції на CdSe-фотоелектроді в полісульфідному розчині є іони HS^-. Розглянуто механізм процесів, що протікають у даній системі при її освітленні, який включає розряд електроактивних частинок HS^- і десорбцію окиснених продуктів з поверхні напівпровідника.

5. Знайдено, що зміна фотоелектрохімічного струму і к.к.д. фотоелектрохімічної комірки на основі селеніду кадмію в залежності від Х пов'язана із зміною концентрації іонів HS^- . Показано, що при великій інтенсивності освітлення і при Х > 2 стадією, що лімітує фотоелектрохімічний процес у системі CdSe - полісульфідний електроліт, є дифузія електроактивних частинок HS^- до поверхні фотоелектроду.

6. З урахуванням розподілу іонних частинок знайдено оптимальний склад полісульфідного розчину для використання у фотоелектрохімічних перетворювачах, який відповідає такій концентрації компонент, що вводяться в розчин: 1М NaOH, 1M Na₂S, 1.5M S. Встановлено, що додаткове введення в електроліт тіосульфату лужного металу і селеніду калію істотно стабілізує систему CdSe - полісульфідний розчин.

7. Показано, що модифікування поверхні GaAs і InР наночастинками CdS призводить до зменшення катодного фотоструму відновлення полісульфідів, зменшення рекомбінаційних втрат фотогенерованих носіїв заряду і підвищенню фоточутливості напівпровідників у короткохвильовій частині спектру, в результаті чого в полісульфідному розчині отримано значення к.к.д. перетворення енергії сонячної світла в електричну енергію 23% .