| Περίληψη |
Η οικονομικά βιώσιμη παραγωγή καθαρής ενέργειας αποτελεί μία από τις σημαντικότερες
επιστημονικές προκλήσεις του 21ου αιώνα. Στις μέρες μας, η πλειοψηφία του παγκόσμιου
ενεργειακού εφοδιασμού παρέχεται από πηγές ενέργειας με βάση τον άνθρακα, γεγονός που
συνδέεται με σοβαρά περιβαλλοντικά ζητήματα, όπως η ατμοσφαιρική ρύπανση και το φαινόμενο
του θερμοκηπίου. Ως εκ τούτου, είναι ανάγκη ζωτικής σημασίας να στραφούμε σε καθαρές και
φιλικές προς το περιβάλλον εναλλακτικές λύσεις, που έχουν τη δυνατότητα να καλύψουν τις ανάγκες
των σημερινών και των μελλοντικών γενεών. Στην πραγματικότητα, κάθε ώρα ο ήλιος παρέχει στον
πλανήτη μας με περισσότερη ενέργεια από ό, τι καταναλώνεται κατά τη διάρκεια ολόκληρου του
έτους. Το γεγονός αυτό οδήγησε την επιστημονική κοινότητα σε εκτενείς μελέτες με σκοπό την
μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε καύσιμα και σε ηλεκτρική ενέργεια.
Φωτοσυνθετικοί οργανισμοί υπάρχουν παντού στη φύση, είναι υπεύθυνοι για την ανάπτυξη
και τη διατήρηση της ζωής στη Γη. Αν και διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό, όλοι χρησιμοποιούν την ίδια
βασική στρατηγική, στην οποία το φως αρχικά απορροφάται από πρωτεΐνες κεραίες που περιέχουν
πολλά χρωμοφόρα, ακολουθεί μεταφορά ενέργειας σε ένα εξειδικευμένο πρωτεϊνικό κέντρο, στο
οποίο η δεσμευμένη ενέργεια μετατρέπεται σε χημική ενέργεια μέσω των αντιδράσεων μεταφοράς
ηλεκτρονίων. Ωστόσο, για ένα τεχνητό σύστημα, μια πιο πρακτική προσέγγιση θα ήταν η χρήση της
ηλιακής ενέργειας για να διασπάσει το νερό σε μοριακό οξυγόνο και υδρογόνο. Αυτή η διαδικασία
απαιτεί τη σύζευξη των δύο ημιαντιδράσεων: (i) οξείδωση του H2O για να δημιουργηθούν τα
αναγωγικά ισοδύναμα (ηλεκτρόνια) και (ii) αναγωγή των πρωτονίων σε μοριακού υδρογόνου. Η
αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για την φωτοπαραγωγή των ανανεώσιμων καυσίμων απαιτεί το
συνδυασμό διαφόρων θεμελιωδών αλλά και απαιτητικών φωτοφυσικών διαδικασιών με
περίπλοκες καταλυτικούς μετασχηματισμούς.
Σε αυτήν την εργασία, περιγράφεται η σύνθεση δυάδων προφυρίνης και πολυπυριδινικών
συμπλόκων του ρουθηνίου, όπου η πορφυρίνη δρα ως χρωμοφόρο και το σύμπλοκο του RuII ως
πρόδρομη καταλυτική μονάδα. Συγκριτικά, η ελεύθερη πορφυρίνη βρέθηκε να έχει καλύτερη
απόδοση από χρωμοφόρα του ρουθηνίου όσο αναφορά την επαγόμενη από το φώς, μεταφορά
ηλεκτρονίων. Οι μελέτες για το μηχανισμό, δείχνουν την εμφάνιση μιας πινγκ-πονγκ μεταφοράς
ενέργειας από την 1LC διεγερμένη κατάσταση του χρωμοφόρου πορφυρίνης στην κατάσταση 3MCLT
του καταλύτη και πίσω στο 3LC διεγερμένη κατάσταση της μονάδας πορφυρίνης. Αυτή η triplet-triplet
ενεργειακή μεταφορά πίσω στο χρωμοφόρο, ανταγωνίζεται αποτελεσματικά τη γρήγορη
απενεργοποίηση της διεγερμένης κατάστασης του καταλύτη. Ως εκ τούτου, η ενέργεια που
ανακτάται από τον χρωμοφόρο επιτρέπει τη βελτιωμένη απόδοση του σχηματισμού της οξειδωμένης
μορφής του χρωμοφόρου, και ταυτόχρονα, της οξείδωσης της καταλυτικής μονάδας από
ενδομοριακή μεταφορά φορτίου. Επιπλέον, οι καταλυτικές ιδιότητες των δυάδων ερευνήθηκαν
μέσω φωτοκαταλυτικών πειραμάτων, με τη χρήση οργανικών ενώσεων σαν υποστρώματα για
οξειδωτικές αντιδράσεις.
|
Αναζήτηση
