New polypyridyl ruthenium(II) sensitizers for nanocrystalline solar cells / Novos sensibilizadores Polipiridínicos de rutênio(II) para células solares sensibilizadas por corantes

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

06/05/2011

RESUMO

Foram avaliadas duas metodologias de síntese de complexos tris- heterolépticos de rutênio(II) denominadas metodologia em várias etapas e one pot. A primeira emprega o cis-[Ru(DMSO)4Cl2] como composto de partida e cada ligante é adicionado na reação sequencialmente em uma nova reação. Observou-se que esta metodologia resultou em baixa reprodutibilidade, que é comprovada pela quantidade significativa de subprodutos o que compromete o rendimento da reação. A segunda metodologia, one pot, utiliza o [Ru(p-cimeno)Cl2]2 como composto de partida e se mostrou mais eficiente, com bom rendimento e pureza. Com essa metodologia foi possível obter os compostos desejados cis-[Ru(L)(dcbH2)(X)2], L = phen, Ph2-phen, cbz2-phen ou Cl2-phen e X = Cl- ou NCS-. Os compostos sintetizados foram caracterizados por espectroscopia eletrônica, espectroscopia vibracional, emissão e voltametria cíclica. Os resultados revelaram que foi possível modular as propriedades dos compostos tris-heterolépticos em função do substituinte, nas posições 4 e 7 do ligante 1,10-fenantrolina. A modulação é atribuída principalmente ao aumento da extensão da cadeia π-conjugada e ao caráter doador ou aceptor de elétrons dos substituintes nas posições 4 e 7. Os compostos sintetizados apesentam absortividades molares elevadas, da ordem de 104 L mol-1 cm-1, típicas de transições MLCT, e absorção em ampla região do espectro solar. Os espectros de emissão apresentam bandas largas e não estruturadas, típicas de emissão proveniente do estado excitado de menor energia 3MLCT. Os voltamogramas cíclicos apresentam comportamento redox quase reversível na região de ocorrência dos processos redox do par RuII/RuIII. Os compostos tris-heterolépticos de rutênio sintetizados foram utilizadoscomo corantes sensibilizadores em Células Solares Sensibilizadas por Corantes, DSSCs. Ensaios de adsorção dos corantes protonados e desprotonados foram realizados pelas técnicas de espectroscopia eletrônica e vibracional e revelaram que os corantes estão ancorados à superfície do TiO2, preferencialmente por meio dos dois grupos carboxílicos do ligante dcbH2 através dos modos bidentado ou ponte. O desempenho fotoeletroquímico foi avaliado para curvas de corrente potencial que mostraram os seguintes resultados: cis- [Ru(phen)(dcbH2)(NCS)2]: JSC = 6,0 mA cm-2, VOC = 0,47 V e ff = 0,52; cis- [Ru(Ph2-phen)(dcbH2)(NCS)2]: JSC = 7,6 mA cm-2, VOC = 0,49 V e ff = 0,42; cis- [Ru(cbz2-phen)(dcbH2)(NCS)2]: JSC = 5,1 mA cm-2, VOC = 0,51 V e ff = 0,40; cis- [Ru(Cl2-phen)(dcbH2)(NCS)2]: JSC = 1,0 mA cm-2, VOC = 0,31 V e ff = 0,47 e cis- [Ru(dcbH2)2(NCS)2] (N3): ]: JSC = 8,5 mA cm-2, VOC = 0,54 V e ff = 0,55. Os espectros de ação de fotocorrente são similares aos de absorção dos fotoanodos, porém nota-se que IPCEMAX relativo segue a ordem cis- [Ru(phen)(dcbH2)(NCS)2] >cis- [Ru(Ph2-phen)(dcbH2)(NCS)2] >cis- [Ru(cbz2-phen)(dcbH2)(NCS)2] >>>cis- [Ru(Cl2-phen)(dcbH2)(NCS)2], que é coerente com os resultados das curva IV

ASSUNTO(S)

dye sensitized solar cells quimica energy conversion células solares sensibilizadas por corantes corantes sensibilizadores compostos tris-heterolépticos de rutênio(ii) conversão de energia tris-heteroleptic ruthenium(ii) compounds dye sensitizers

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