Fényérzékeny molekulák, fényenergia hasznosítás orváth Attila Veszprémi Egyetem, Mérnöki Kar Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék 2010. július 1-5.
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
Bevezetı gondolatok - A természetes fényhasznosító rendszerek sajátságai - A mesterséges fényhasznosító rendszerek lehetséges felépítése - asonlóságok és különbségek
A természetes fotokémiai rendszerek A klorofill-a és elnyelési színképe klorofill-b klorofill-a ullámhossz, nm
A természetes és mesterséges fotokémiai rendszerek fény fény fényérzékeny molekulák elektron akceptor felület energiaátadás
Mesterséges fényérzékeny molekulák O O O C C O dcb 2 [Ru(dcb)(C) 4 ] 4- bpy
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 ) 60 50 40 30 20 Ru(bpy) 3 2+ Ru(bpy) 2 (C) 2 [Ru(bpy)(C) 4 ] 2- ev 2,0 1,0 gerjesztett állapot 10 0 200 300 400 500 600 ullámhossz (nm) 0,0 alapállapot
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.
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
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
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) 400 395 417 425 λ max(lum) (nm) 624 621 651 666 τ (ns) 120 113 145 93 3 C O C 3 O C C O O 3,3 -dmb 392 - - 4,4 -dmb 395 621 113 5,5 -dmb 388 599 539 6,6 -dmb 399 618 156 phen 2,9-dmphen 385 363 618 609 590 570 3 C C 3 C 3 3 C C 3 C 3 4,7-dmphen 5,6-dmphen 379 380 605 610 1209 560 4,7-dpphen 396 652 838
A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik; oldószerhatás 0.25 2 O 2 O/MF MF 2 O 2 O/MF MF 48 Fényelnyelés Absorbance 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 τ=1321 ns τ=1197 ns τ=838 ns τ=525 ns τ=301 ns 26000 21000 16000 17500 15500 13500 Wavenumber (1/cm) ullámszám, cm -1 Wavenumber ullámszám, (1/cm) -1 τ=160 ns 40 32 24 16 8 0 11500 Relative intensity Relatív intenzitás A [Ru(4,7dmp)(C) 4 ] 2- komplex elnyelési és lumineszcencia színképének változása különbözı 2 O/MF oldószer elegyben
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
A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- fényérzékenyítık és sajátságaik és hangolásuk Fényelnyelés Lumineszcencia Szabályozás ligandum módosításával Szabályozás oldószer módosításával Oldószer deuterálás Ligandum deuterálás 400 500 600 700 nm Szubsztitúció bpy phen 0 1000 2000 ns
A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- gyakorlati alkalmazása hν Evju et al. Chem. Mat., 1999, 11, 1425
A [Ru(LL)(C) 4 ] 2- gyakorlati alkalmazása e - hν TiO 2 Argazzi et al., ano Letters, 2002, 2, 625
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.
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
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, 2010. június 11., péntek
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
Munkatársak: Kovács Margit Fodor Lajos Ledvay György Szanó Péter KÖSZÖÖM A ALLGATÓSÁG MEGTISZTELİ FIGYELMÉT!