Σύνθεση και χαρακτηρισμός νέων συμπλόκων ενώσεων του Ru(II) και εφαρμογές τους σε ευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες

Abstract

Στα πλαίσια της εργασίας αυτής συντέθηκε ένας νέος οργανικός υποκαταστάτης 3-[4'-(2-καρβόξυ-2-κυανο-βυνιλ)-[2,2'] διπυριδιλ-4-ο]-2-κυανο-ακρυλικό οξύ και πραγματοποιήθηκε ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός του. Παρατηρήθηκε ότι ο νέος υποκαταστάτης, κατά τη συμπλοκοποίησή του με το ρουθήνιο, αποκαρβοξυλιώθηκε σε συνθήκες θέρμανσης στους 140oC. Ακολούθησε ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός του νέου υποκαταστάτη 3-[4'-(2-κυανο-βινυλο)-[2,2'] διπυριδιλ-4-ο]-ακρυλονιτρίλιο που προέκυψε. Πραγματοποιήθηκε η σύνθεση νέων συμπλόκων του Ru(II) με τη 4-καρβοξυλο-2-(2′-πυριδυλο) κινολίνη (L1), το 2-(2΄-πυριδυλο)-βενζοθειαζόλιο (L2), τη 4,4΄-δικαρβοξυ-2,2΄-διπυριδίνη (H2dcbpy) και το νέο υποκαταστάτη (L3’) και ο πλήρης χαρακτηρισμός τους με σκοπό τη μελέτη των φωτοηλεκτροχημικών ιδιοτήτων τους και την εφαρμογή τους σε ευαισθητοποιημένες νανοκρυσταλλικές ηλιακές κυψελίδες. Η σύνθεση των συμπλόκων του Ru(II) με καρβοξυλιωμένους πυριδινικούς υποκαταστάτες (L1,H2dcbpy) περιέλαβε τρείς κατηγορίες:i) Στην πρώτη κατηγορία τα σύμπλοκα (6 συνολικά) παρουσιάζουν τη γενική δομή cis-[Ru(bpy)2L]X2, όπου bpy η 2,2΄ διπυριδίνη, L μονοσχιδής (ina = ισονικοτινικό οξύ) ή δισχιδής (Ηcpyq,H2dcbpy) υποκαταστάτης και Χ το αντισταθμιστικό ιον (Cl- ή PF6-). ii) Στη δεύτερη κατηγορία τα σύμπλοκα (2 συνολικά) παρουσιάζουν τη γενική δομή cis-[Ru(L)(H2dcbpy)(NCS)2], όπου L=bpy ή L2 υποκαταστάτης.iii) Στην τρίτη κατηγορία τα σύμπλοκα (2 συνολικά) παρουσιάζουν τη δομή cis-[Ru(dcbpy)2(L3')](NO3)2 και διαφέρουν στο βαθμό πρωτονίωσης της δικαρβοξυλιωμένης διπυριδίνης. H συστηματική μελέτη των φωτοηλεκτροχημικών χαρακτηριστικών των ηλιακών κυψελίδων ευαισθητοποιημένων με τα παραπάνω σύμπλοκα μας έδωσε πολύ σημαντικά αποτελέσματα. Μελετήθηκε η απόδοση μετατροπής της φωτεινής ισχύος σε ηλεκτρική σε συνάρτηση του αριθμού των λειτουργικών καρβοξυλίων που περιέχει συνολικά το σύμπλοκο, τη δομή του υποκαταστάτη και το βαθμό πρωτονίωσης των καρβοξυλίων στον οργανικό υποκαταστάτη. Επίσης, η απόδοση μετατροπής της φωτεινής ισχύος σε ηλεκτρική διαφέρει σημαντικά με την υποκατάσταση του cis-[Ru(H2dcbpy)2Cl2] σε cis-[Ru(H2dcbpy)2(L3’)](NO3)2.