| Περίληψη |
Είναι ευρέως γνωστό ότι το περιβάλλον μας αλλάζει μέρα με τη μέρα. Η ανθρώπινη δραστηριότητα έχει προκαλέσει τεράστια περιβαλλοντολογικά προβλήματα, ιδίως τις τελευταίες δεκαετίες. Η μόλυνση του αέρα, του νερού και το φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι μόνο μερικά παραδείγματα προβλημάτων που έχουν δημιουργηθεί και ο αντίκτυπός τους στον άνθρωπο είναι καταστροφικός ( προβλήματα υγείας, κτλ.). Η ενέργεια είναι το κυριότερο όργανο των σύγχρονων κοινωνιών ούτως ώστε να διευκολύνουν την καθημερινότητά τους. Η ενέργεια είναι συνυφασμένη με τα ορυκτά καύσιμα που αποτελούν κύρια πηγή των περιβαλλοντολογικών προβλημάτων. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την εξάντλησή τους λόγω της υπερβολικής τους χρήσης έχει αναγκάσει την επιστημονική κοινότητα να βρει καθαρές και ανεξάντλητες πηγές ενέργειας. Παρόλο που το υδρογόνο έχει μειονεκτήματα κυρίως λόγω της αποθήκευσής του, θα μπορούσε να αποτελέσει μία λύση και ειδικότερα η παραγωγή του από νερό και ηλιακή ενέργεια. Η διάσπαση του νερού παράγει υδρογόνο και οξυγόνο. Η φύση έχει τη δυνατότητα να το κάνει αυτό χρησιμοποιώντας ηλιακή ακτινοβολία ως πηγή ενέργειας, μια φυσική διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση. Οι επιστήμονες προσπαθούν να μιμηθούν τους βασικούς μηχανισμούς της φωτοσύνθεσης, μια διαδικασία που ονομάζεται τεχνητή φωτοσύνθεση, και να τους εφαρμόσουν στην κατάλυση για την παραγωγή υδρογόνου από νερό και ηλιακή ακτινοβολία. Η φωτοκατάλυση είναι ένας από τους πλέον ελπιδοφόρους τρόπους για παραγωγή καθαρού υδρογόνου. Η φωτοκαταλυτική παραγωγή υδρογόνου από υδατικά πρωτόνια αποτελεί το αναγωγικό κομμάτι της διάσπασης του νερού. Κάθε φωτοκαταλυτικό σύστημα αποτελείται από τρία απαραίτητα συστατικά. Ένα φωτοευαισθητοποιητή που απορροφά το φως, ένα καταλύτη που δέχεται τα διεγερμένα ηλεκτρόνια του φωτοευαισθητοποιητή, ένα θυσιαζόμενο δότη ηλεκτρονίων που τροφοδοτεί με ηλεκτρόνια το φωτοευαισθητοποιητή και πολλές φορές μία αλυσίδα ηλεκτρονίων για να διευκολύνει τη μεταφορά των ηλεκτρονίων. Στην παρούσα μελέτη, αναφέρουμε νέα φωτοκαταλυτικά συστήματα για παραγωγή υδρογόνου. Τα πρώτα συστήματα αποτελούνται από πορφυρίνους κασσιτέρου ως φωτοευαισθητοποιητές και κοβαλοξίμες ως καταλύτες. Οι πορφυρίνες είναι εξαιρετικά χρωμοφόρα λόγω της υψηλής σταθερότητας, της ευρείας απορρόφησης στην ορατή περιοχή και το μεγάλο χρόνο ζωής της διεγερμένης κατάστασης. Οι κοβαλοξίμες είναι μοριακοί καταλύτες, εύκολοι στην παραγωγή και με χαμηλό κόστος (δεν περιέχουν ακριβά μέταλλα). Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζουμε συστήματα αποτελούμενα από τριεθανολαμίνη (ΤΕΟΑ) ως δότης ηλεκτρονίων, νανοσωματίδια οξειδίου του τιτανίου, πορφυρίνες [ZnTMPyP4+]Cl4 (P1), ZnPCNCOOH (P2) και ZnP(SP)CNCOOH (P3) ως φωτοευαισθητοποιητές και κοβαλοξίμες CoN-Methyl-imidazole (C1), CoCNCOOH (C2) και Co(SP)CNCOOH (C3) ως καταλύτες. Στο τρίτο μέρος, εξετάζουμε δύο νέα σύμπλοκα του κοβαλτίου και δύο του νικελίου ως καταλύτες για παραγωγή υδρογόνου και πραγματοποιούμε σύγκριση μεταξύ τους όσον αφορά τη δραστικότητά τους. Έγινε προσπάθεια βελτιστοποίησης των συνθηκών, χρησιμοποιώντας διαφορετικούς φωτοευαισθητοποιητές (fluorescein, [Ir(ppy) 2 (bpy)](PF6), [ZnTMPyP4+]Cl4, [Ru(bpy) 3]Cl2 και διαφορετικούς δότες ηλεκτρονίων (TEOA, τριαιθυλαμίνη-TEA και ασκορβικό οξύ). Είχαμε αποτελέσματα για όλα τα σύμπλοκα χρησιμοποιώντας ως φωτοευαισθητοποιητή το Ir-PS, ως δότη ηλετρονίων TEA σε μίγμα οργανικών και υδατικών διαλυτών.
|
Synthesis and physicochemical characterization of new catalysts and photosensitizers
