Síntese e caracterização de bisbipiridinas de Ru com potencial aplicação como sensibilizadores de células solares

• Main Author: Marques, Maria Géssica Silva
• Other Authors: Carvalho, Idalina Maria Moreira de
• Language: Portuguese
• Published: 2017
• Subjects: Célula solar; Complexos polipiridinas de Ru(II); Isonicotinamida; Nicotinamida
• Online Access: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/24388

MARQUES, Maria Géssica Silva. Síntese e caracterização de bisbipiridinas de Ru com potencial aplicação como sensibilizadores de células solares. 2016. 52 f. Dissertação (Mestrado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. === Submitted by Jairo Viana ([e-mail]) on 2017-07-27T20:27:37Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_mgsmarques.pdf: 1592936 bytes, checksum: dcfb887fb7a75bf5dacb583b97484368 (MD5) === Approved for entry into archive by Jairo Viana ([e-mail]) on 2017-07-27T20:27:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_mgsmarques.pdf: 1592936 bytes, checksum: dcfb887fb7a75bf5dacb583b97484368 (MD5) === Made available in DSpace on 2017-07-27T20:27:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_mgsmarques.pdf: 1592936 bytes, checksum: dcfb887fb7a75bf5dacb583b97484368 (MD5) Previous issue date: 2016 === In this work ruthenium bipyridine complexes of the type cis-[Ru(dcbpy)2(L)(L’)] (where dcbpy is 2,2-bipyridine-4,4-dicarboxylic acid; L is nicotinamide (nic) or isonicotinamide (isn) and L’ is Cl or SCN or nic) were synthesized and their electrochemical and photophysical properties were evaluated in order to verify their potential application as dye sensitizers in Dye Sensitized Solar Cells (DSSCs). These compounds were characterized by spectroscopic and electrochemical techniques. These complexes show metal-to-ligand charge transfer (MLCT) absorption centered at about 500 nm.Also, the compounds exhibit broad bands with maxima at 650 nm and low emission quantum yields. The result of cyclic voltammetry shows a redox couple at approximately 0.8 V vsAg/AgCl, which is positively shifted in comparison with the starting compound (~0.50V vs Ag/AgCl). The excited state oxidation potentials of both complexes (~ 1.5 V) are favorable for an efficient electron injection from the dye into the TiO2 conduction band.The photoelectrochemical data were evaluated in comparison to the standard [Ru(dcbH2)2(NCS)2] dye, N3. DSSCs sensitized by these compounds exhibit overall efficiency conversion of 0.38 and 0.47% for cis-[Ru(dcbpy)2(nic)Cl]+ and cis-[Ru(dcbpy)2(isn)Cl]+, respectively, while that for N3 is 2.70 % in the same condition. The lower adsorption and the higher charge recombination between the electrons injected into the TiO2 conduction band and oxidized dye molecules in comparison to N3 justify the lower global efficiencies observed than the N3 compound. === Neste trabalho foram sintetizados complexos bipiridinícos de rutênio (II) do tipo cis-[Ru(dcbpy)2(L)(L’)], onde dcbpy = ácido 4,4’-dicarboxílico-2,2’ bipiridina; L = nicotinamida (nic) ou isonicotinamida (isn) e L’= Cl ou SCN ou nic e suas propriedades eletroquímicas e fotofísicas foram avaliadas a fim de se comprovar sua estrutura esperada e seu potencial para atuar como corantes sensibilizadores em células solares sensibilizadas por corantes (do inglês Dye Sensitized Solar Cells,DSSCs). Tais complexos foram caracterizados por técnicas espectroscópicas e eletroquímicas. Os complexos apresentaram em seus espectros de absorção eletrônica na região do ultravioleta-visível bandas de transferência de carga do metal para o ligante com altos coeficientes de extinção molar na região do visível em cerca de 500 nm. Os compostos cis-[Ru(dcbpy)2(nic)Cl]+ e cis-[Ru(dcbpy)2(isn)Cl]+apresentaram em metanol uma emissão máxima em 650 nm com rendimento quânticos de da ordem de 0,0040.Os resultados eletroquímicos de voltametria cíclica para o par redox Ru (II/III) em ~0,80V vs Ag/AgCl, encontram-se deslocados positivamente em ao composto de partida (~0,50V vs Ag/AgCl). O potencial dos complexos no estado excitado, em torno de -1,5 V, indicam que os mesmos possuem capacidade de injetar elétrons na banda de condução do semicondutor TiO2. Os resultados dos testes fotovoltaicos para os complexos cis-[Ru(dcbpy)2(nic)Cl]+ e cis-[Ru(dcbpy)2(isn)Cl]+ apresentaram uma eficiência de conversão de energia de 0,38 e 0,47% respectivamente. A menor adsorção dos compostos contendo os ligantes nicotinamida e isonicotinamida em relação ao composto N3 e a ocorrência de recombinação de carga entre os elétrons injetados tanto com o corante oxidado quanto com o eletrólito justificam os menores valores de eficiência observados.