Fényérzékeny molekulák, fényenergia hasznosítás

Átírás

1 Fényérzékeny molekulák, fényenergia hasznosítás orváth Attila Veszprémi Egyetem, Mérnöki Kar Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék július 1-5.

2 Az elıadás vázlata Bevezetı gondolatok Természetes és mesterséges fényhasznosító molekulák és rendszerek Fényérzékeny molekulák és sajátságaik A fényérzékeny molekulák hangolása asznosítási lehetıségek, egy Grätzel-féle napelem Következtetések, kitekintés

3 Bevezetı gondolatok - A természetes fényhasznosító rendszerek sajátságai - A mesterséges fényhasznosító rendszerek lehetséges felépítése - asonlóságok és különbségek

4 A természetes fotokémiai rendszerek A klorofill-a és elnyelési színképe klorofill-b klorofill-a ullámhossz, nm

5 A természetes és mesterséges fotokémiai rendszerek fény fény fényérzékeny molekulák elektron akceptor felület energiaátadás

6 Mesterséges fényérzékeny molekulák O O O C C O dcb 2 [Ru(dcb)(C) 4 ] 4- bpy

7 Mesterséges fényérzékeny molekulák A [Ru(bpy) 3 ] 2+, a [Ru(bpy) 2 (C) 2 ] és a [Ru(bpy)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik ε *10-3 (cm -1 M -1 ) Ru(bpy) 3 2+ Ru(bpy) 2 (C) 2 [Ru(bpy)(C) 4 ] 2- ev 2,0 1,0 gerjesztett állapot ullámhossz (nm) 0,0 alapállapot

8 A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik bpy komplexek I. 3 C C 3 4,4 dmb bpy O O O C C O 4,4 dpb 4,4 dcb 2 M. Kovács, A. orváth, Inorg. Chim. Acta, 2002, 335, 69. M. Kovács, Inorg. Chim. Acta, 2007, 360, 345.

9 A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik bpy komplexek II. 3,3 dmb 4,4 dmb 5,5 dmb 3 C C 3 6,6 dmb

10 A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik [RuLL(C) 4 ] 2- komplexek; LL=phen és származékai 2,9-dmphen 3 C C 3 3 C C 3 3 C C 3 5,6-dmphen 4,7-dmphen 4,7-dpphen phen M. Kovács, A. orváth, Inorg. Chim. Acta, 2002, 335, 69. M. Kovács, K.L. Ronayane, W.R. Browne, W. enry, J.G. Vos, J.J. McGarvey, PPS, 2007, 6, 444

11 A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik, hangolásuk A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- komplexek jellemzı színképi adatai és lumineszkáló gerjesztett állapotuk élettartama (vizes oldatban és szobahımérsékleten mérve). LL bpy 4,4 -dmb 4,4 -dpb 4,4 -dcb λ max(abs) (nm) λ max(lum) (nm) τ (ns) C O C 3 O C C O O 3,3 -dmb ,4 -dmb ,5 -dmb ,6 -dmb phen 2,9-dmphen C C 3 C 3 3 C C 3 C 3 4,7-dmphen 5,6-dmphen ,7-dpphen

12 A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik; oldószerhatás O 2 O/MF MF 2 O 2 O/MF MF 48 Fényelnyelés Absorbance τ=1321 ns τ=1197 ns τ=838 ns τ=525 ns τ=301 ns Wavenumber (1/cm) ullámszám, cm -1 Wavenumber ullámszám, (1/cm) -1 τ=160 ns Relative intensity Relatív intenzitás A [Ru(4,7dmp)(C) 4 ] 2- komplex elnyelési és lumineszcencia színképének változása különbözı 2 O/MF oldószer elegyben

13 τ=838 ns τ=960 ns 2,9 τ=954 ns 2,9 3,8; phenyl τ=902 ns 5,6 M. Kovács, K.L. Ronayane, W.R. Browne, W. enry, J.G. Vos, J.J. McGarvey, A. orváth PPS, 2007, 6, 444 A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik és hangolásuk; ligandum deuterálás hatása a gerjesztett komplex élettartmára

14 A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik és hangolásuk Fényelnyelés Lumineszcencia Szabályozás ligandum módosításával Szabályozás oldószer módosításával Oldószer deuterálás Ligandum deuterálás nm Szubsztitúció bpy phen ns

15 A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- gyakorlati alkalmazása hν Evju et al. Chem. Mat., 1999, 11, 1425

16 A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- gyakorlati alkalmazása e - hν TiO 2 Argazzi et al., ano Letters, 2002, 2, 625

17 Grätzel-féle napelem SnO 2 Érzékenyítı katód -0,5 S * E vs E (V) 0 TiO 2 hν +0,5 I 2 /I - +1,0 S o /S + e - e - Az anatáz mikrokristályos részecskék átmérıje (nm) atékonyságot meghatározó tényezık 1. TiO 2 minısége és mérete e - hν 2. Érzékenyítı minısége, és mennyisége TiO 2 3. Elektrolit minısége 4. Redoxi rendszer M. Grätzel, J. Photochem. & Photobiol. A: Chem., 164 (2004) 3-14.

18 Összefoglalás, következtetések - Összehasonlítottam egy természetes és két lehetséges mesterséges fényhasznosító rendszert. - Bemutattam néhány mesterséges fényhasznosításra alkalmas molekulát. - Megmutattam, hogy a fényérzékeny molekulák sajátságai különbözı kémiai eszközökkel szisztematikusan változtatható. - A fényérzékeny molekulák is használhatók különbözı eszközök fejlesztéséhez - Ismertettem egy Grätzel-féle napelem mőködésének elvét. Kitekintés

19 A harmadik generációs színérzékeny napelemek kifejlesztéséért a svájci Michael Gratzel nyerte a Finn Technológiai Akadémia idei nagydíját a nyolcszázezer euróval járó Millennium Prize-t. A finn állam és a finn nagyvállalatok által támogatott díjért amit bevallottan technológiai obel-díjként szeretnének elfogadtatni hárman voltak versenyben a tegnapi döntésig. Krónika, június 11., péntek

20 Összefoglalás, következtetések - Összehasonlítottam egy természetes és két lehetséges mesterséges fényhasznosító rendszert. - Bemutattam néhány mesterséges fényhasznosításra alkalmas molekulát. - Megmutattam, hogy a fényérzékeny molekulák sajátságai különbözı kémiai eszközökkel szisztematikusan változtatható. - A fényérzékeny molekulák is használhatók különbözı eszközök fejlesztéséhez - Ismertettem egy Grätzel-féle napelem mőködésének elvét. Kitekintés

21 Munkatársak: Kovács Margit Fodor Lajos Ledvay György Szanó Péter KÖSZÖÖM A ALLGATÓSÁG MEGTISZTELİ FIGYELMÉT!