NGHIÊN cứu sự tạo PHỨC của RUTHENI (II) với một số THUỐC THỬ ỨNG DỤNG làm CHẤT NHẠY QUANG TRONG PIN mặt TRỜI

LỜI CẢM ƠN Bản luận văn thực hoàn thành Bộ môn Hóa Phân tích – khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đặng Xuân Thư - người giao đề tài, hướng dẫn tận tình, chu đáo giúp em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn hóa Phân tích, thầy cô khoa Hóa học – trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Em xin trân trọng cảm ơn phòng Sau đại học, phòng ban trường Đại học Sư phạm Hà Nội, thư viện trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Và cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn tới gia đình, anh, chị bạn bè quan tâm, giúp đỡ động viên em suốt thời gian thực luận văn Hà Nội, tháng 10 năm 2013 Tác giả Vũ Thị Thu Hương MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG CHÚ THÍCH CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Mật độ quang Bipiriđin Benzen Fill factor: Hệ số lấp đầy .1 Dòng ngắn mạch Metal to ligan charge tranfer: hiệu ứng chuyển điện tích kim loại – phối tử .1 Số thứ tự Thế mạch hở Bước sóng .1 Hiệu suất Hệ số hấp thụ mol PHẦN I MỞ ĐẦU II Mục đích nghiên cứu .2 III Nhiệm vụ nghiên cứu .2 IV Phương pháp nghiên cứu .2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI SỬ DỤNG CHẤT MÀU NHẠY QUANG Hình 1.2 Cấu tạo pin mặt trời sử dụng chất nhạy quang Hình 1.3 Công thức cấu tạo chất N3 11 Hình 1.4 Công thức cấu tạo chất Black Dye .12 Hình 1.5 Công thức cấu tạo chất N719 12 Hình 1.6 Hiệu suất chuyển đổi dòng photon tới N-719 13 Hình 1.7 Đặc trưng J-V pin mặt trời dựa phức Rutheni N719 13 Hình 1.8 Một số chất nhạy quang Rutheni chứa nhóm kỵ nước 14 Hình 1.9 Hiệu trung bình pin mặt trời sử dụng 14 chất màu N -719 Z - 907 14 Hình 1.10 Chất nhạy quang Rutheni có hệ số đập tắt cao .15 Hình 1.11 Một số chất màu có hệ số dập tắt cao 16 Hình 1.12 Cấu trúc phân tử Ru-B1, HMP-11, and HMP-12 16 Hình 1.13 Hình ảnh Rutheni .19 Bảng 1.1 Mức lượng ion hóa rutheni .20 1.3 SƠ LƯỢC VỀ THUỐC THỬ 2,2’-BIPYRIĐIN [11], [43] 28 Bảng 1.2 Một số đặc điểm tạo phức 2,2’-bipyridin với ion kim loại 29 Bảng 1.3 Giới hạn pha loãng để phát anion Fe(bpy)3SO4 31 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỦA PHỨC TRONG DUNG DỊCH 32 Hình 1.14 Phương pháp hệ đồng phân tử cho phức có tỉ lệ 1:1 .34 Hình 1.15 Xác định tỉ lệ phối tử ion trung tâm theo phương pháp 36 Staric-Bacbanel 36 1.5 NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ TẠO PHỨC ĐƠN LIGAN [18], [20] .36 Hình 1.16 Sự phụ thuộc lgB vào pH 39 1.6 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ HẤP THỤ MOL 39 1.7 CÁC BƯỚC PHÂN TÍCH MÀU TRONG PHÂN TÍCH ĐO QUANG [8], [22] 43 2.1 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU .47 2.2 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 48 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51 2.4 XỬ LÝ KẾT QUẢ 51 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .52 3.1 PHỨC [Ru(bpy)3]Cl2 52 Hình 3.1 So sánh màu phức ion Ru2+ nồng độ 53 Hình 3.2 Chất rắn thu sau cô cạn dung dịch thí nghiệm .53 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng dung dịch Ru2+ 55 Hình 3.3 Đồ thị phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng thí nghiệm 1, 56 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang phụ thuộc vào thời gian .57 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo thời gian 57 Bảng 3.4 Mật độ quang phức Ru2+ với 2,2’-bipyriđin phụ thuộc vào pH 58 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang vào pH .59 Bảng 3.5 Ảnh hưởng lượng dư thuốc thử tới tạo phức Ru2+ với 2,2’-bipyriđin .60 Hình 3.6 Đồ thị khảo sát lượng dư thuốc thử tới tạo phức Ru2+ 2,2’-bipyriđin 60 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo nồng độ thuốc thử 61 Bảng 3.6 Kết đo mật độ quang phương pháp tỉ số mol 62 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo nồng độ Ru2+ 63 Bảng 3.7 Kết mật độ quang hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 10.10-5 M 64 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo nồng độ Ru2+ phương pháp hệ đồng phân tử dãy .64 Bảng 3.8 Kết mật độ quang hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 15.10-5 M 65 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo nồng độ Ru2+ phương pháp hệ đồng phân tử dãy .66 Bảng 3.9 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Ru2+ xây dựng đường chuẩn phức Ru2+ với 2,2’-bipyriđin .67 Hình 3.11 Đồ thị phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Ru2+ 67 Bảng 3.10 Kết đo mật độ quang hai dãy theo phương pháp Komar 68 Bảng 3.11 Kết xác định hệ số hấp thụ mol Ru2+ hai dãy .69 Bảng 3.12 Kết xác định hệ số hấp thụ mol phức [Ru(bpy)3]Cl2 theo phương pháp Komar 70 Bảng 3.13 Tính toán hệ số hấp thụ mol phức [Ru(bpy)3]Cl2 72 3.2 PHỨC Ru(bpy)2(SCN)2 .73 Hình 3.12 Hình ảnh dung dịch chất 1, 2, 74 Bảng 3.14 Sự phụ thuộc mật độ quang (RuBzCl2)2 vào bước sóng 74 Hình 3.13 Sự phụ thuộc mật độ quang (RuBzCl2)2 vào bước sóng 76 Bảng 3.15 Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng chất 77 Hình 3.14 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng 77 Bảng 3.16 Kết khảo sát mật độ quang chất phụ thuộc vào thời gian 78 Hình 3.15 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chất vào thời gian 78 Bảng 3.17 Khảo sát phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng .79 Hình 3.16 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng 80 PHẦN III KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG CHÚ THÍCH CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Mật độ quang Bipiriđin Benzen Fill factor: Hệ số lấp đầy .1 Dòng ngắn mạch Metal to ligan charge tranfer: hiệu ứng chuyển điện tích kim loại – phối tử .1 Số thứ tự Thế mạch hở Bước sóng .1 Hiệu suất Hệ số hấp thụ mol PHẦN I MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hình 1.2 Cấu tạo pin mặt trời sử dụng chất nhạy quang Hình 1.3 Công thức cấu tạo chất N3 11 Hình 1.4 Công thức cấu tạo chất Black Dye .12 Hình 1.5 Công thức cấu tạo chất N719 12 Hình 1.6 Hiệu suất chuyển đổi dòng photon tới N-719 13 Hình 1.7 Đặc trưng J-V pin mặt trời dựa phức Rutheni N719 13 Hình 1.8 Một số chất nhạy quang Rutheni chứa nhóm kỵ nước 14 Hình 1.9 Hiệu trung bình pin mặt trời sử dụng 14 chất màu N -719 Z - 907 14 Hình 1.10 Chất nhạy quang Rutheni có hệ số đập tắt cao .15 Hình 1.11 Một số chất màu có hệ số dập tắt cao 16 Hình 1.12 Cấu trúc phân tử Ru-B1, HMP-11, and HMP-12 16 Hình 1.13 Hình ảnh Rutheni .19 Bảng 1.1 Mức lượng ion hóa rutheni .20 Bảng 1.2 Một số đặc điểm tạo phức 2,2’-bipyridin với ion kim loại 29 Bảng 1.3 Giới hạn pha loãng để phát anion Fe(bpy)3SO4 31 Hình 1.14 Phương pháp hệ đồng phân tử cho phức có tỉ lệ 1:1 .34 Hình 1.15 Xác định tỉ lệ phối tử ion trung tâm theo phương pháp 36 Staric-Bacbanel 36 Hình 1.16 Sự phụ thuộc lgB vào pH 39 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .52 Hình 3.1 So sánh màu phức ion Ru2+ nồng độ 53 Hình 3.2 Chất rắn thu sau cô cạn dung dịch thí nghiệm .53 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng dung dịch Ru2+ 55 Hình 3.3 Đồ thị phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng thí nghiệm 1, 56 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang phụ thuộc vào thời gian .57 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo thời gian 57 Bảng 3.4 Mật độ quang phức Ru2+ với 2,2’-bipyriđin phụ thuộc vào pH 58 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ quang vào pH .59 Bảng 3.5 Ảnh hưởng lượng dư thuốc thử tới tạo phức Ru2+ với 2,2’-bipyriđin .60 Hình 3.6 Đồ thị khảo sát lượng dư thuốc thử tới tạo phức Ru2+ 2,2’-bipyriđin 60 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo nồng độ thuốc thử 61 Bảng 3.6 Kết đo mật độ quang phương pháp tỉ số mol 62 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo nồng độ Ru2+ 63 Bảng 3.7 Kết mật độ quang hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 10.10-5 M 64 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo nồng độ Ru2+ phương pháp hệ đồng phân tử dãy .64 Bảng 3.8 Kết mật độ quang hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 15.10-5 M 65 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo nồng độ Ru2+ phương pháp hệ đồng phân tử dãy .66 Bảng 3.9 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Ru2+ xây dựng đường chuẩn phức Ru2+ với 2,2’-bipyriđin .67 Hình 3.11 Đồ thị phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Ru2+ 67 Bảng 3.10 Kết đo mật độ quang hai dãy theo phương pháp Komar 68 Bảng 3.11 Kết xác định hệ số hấp thụ mol Ru2+ hai dãy .69 Bảng 3.12 Kết xác định hệ số hấp thụ mol phức [Ru(bpy)3]Cl2 theo phương pháp Komar 70 Bảng 3.13 Tính toán hệ số hấp thụ mol phức [Ru(bpy)3]Cl2 72 Hình 3.12 Hình ảnh dung dịch chất 1, 2, 74 Bảng 3.14 Sự phụ thuộc mật độ quang (RuBzCl2)2 vào bước sóng 74 Hình 3.13 Sự phụ thuộc mật độ quang (RuBzCl2)2 vào bước sóng 76 Bảng 3.15 Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng chất 77 Hình 3.14 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng 77 Bảng 3.16 Kết khảo sát mật độ quang chất phụ thuộc vào thời gian 78 Hình 3.15 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chất vào thời gian 78 Bảng 3.17 Khảo sát phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng .79 Hình 3.16 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng 80 PHẦN III KẾT LUẬN 81 DANH MỤC BẢNG DANH MỤC BẢNG CHÚ THÍCH CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Mật độ quang Bipiriđin Benzen Fill factor: Hệ số lấp đầy .1 Dòng ngắn mạch Metal to ligan charge tranfer: hiệu ứng chuyển điện tích kim loại – phối tử .1 Số thứ tự Thế mạch hở Bước sóng .1 Hiệu suất Hệ số hấp thụ mol PHẦN I MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hình 1.2 Cấu tạo pin mặt trời sử dụng chất nhạy quang Hình 1.3 Công thức cấu tạo chất N3 11 Hình 1.4 Công thức cấu tạo chất Black Dye .12 Hình 1.5 Công thức cấu tạo chất N719 12 Hình 1.6 Hiệu suất chuyển đổi dòng photon tới N-719 13 Hình 1.7 Đặc trưng J-V pin mặt trời dựa phức Rutheni N719 13 Hình 1.8 Một số chất nhạy quang Rutheni chứa nhóm kỵ nước 14 Hình 1.9 Hiệu trung bình pin mặt trời sử dụng 14 chất màu N -719 Z - 907 14 K CB.(Ci - x i ) q.(Ci - x i )  ⇒ xi = hq q (2) Theo định luật hấp thụ ánh sáng định luật cộng tính ta có: ΔAi = ε M  M  l + ε MRq MR q  l = ε M (Ci - x i ).l + ε MR q x i.l = ε M Ci l + x i ε MRq l - ε M l  Trong đó:  ΔAi: mật độ quang dung dịch thứ i l : bề dày cuvet (cm) ε M : hệ số hấp thụ mol ion kim loại (M-1.cm-1) ε MR q : hệ số hấp thụ mol phức (M-1.cm-1) Từ ta có: xi = ΔAi - ε M Ci l ε MRq l - ε M l (3) Thay (3) vào (2) ta có: ΔAi - l.ε M.Ci qq = q K CB (Ci - x i )(q+1) ε MRq l - ε M l h  C ε l - ΔΑi  ΔAi - l.ε M Ci qq  = q K CB  i MRq ε MRq l - ε M l h  ε MRq l - ε M l   (q+1) (4)  Nếu tiến hành thí nghiệm thứ k ta có:  C ε l - ΔΑ k  ΔA k - l.ε M CM qq  = q K CB  k MRq ε MRq l - ε M l h  ε MRq l - ε M l    Chia (4) cho (5) ta được: 71 (q+1) (5)  ΔΑ - l.ε C  (q+1) Ci ε MRq l - ΔΑi M i  i = Ck ε MRq l - ΔΑ k  ΔΑ k - l.ε M Ck  Đặt B =  ΔΑ i   ΔΑ k  - (6) l.ε M Ci  (q+1) C = n.C  i k l.ε M Ck  (7) Thay (7) vào (6) ta có: ε MRq (Ci l - B.Ck l) = ΔΑi - B.ΔΑ k ε MRq = n(ΔΑi - BΔΑ k ) l.Ci (n - B) (8) Tính toán theo công thức (7), (8) ta thu kết theo bảng số liệu Bảng 3.13 Tính toán hệ số hấp thụ mol phức [Ru(bpy)3]Cl2 theo phương pháp Komar STT n B εRu-2,2’-bipyriđin (M-1.cm-1) Cặp 0,5000 0,907556 14369,50 Cặp 0,8333 0,961130 14250,69 Cặp 0,8750 0,966445 14190,83 Cặp 0,8333 0,962633 14452,98 Cặp 0,8750 0,964327 14060,06 Cặp 0,9000 0,975801 14325,54 Xử lý thống kê kết thu được: ε Ru(bpy) 3Cl2 = 14274,93 (M-1.cm-1) Độ lệch chuẩn S = 139,31 72 S 139,31 = = 56,9 n => Sε = Độ tin cậy phép đo t α, p Sε = t(0,95;5) Sε = 2,571.56,9 = 146,3 Hệ số hấp thụ mol Ru(bpy)3Cl2 bước sóng λ = 515 nm ε Ru(bpy)3Cl2 = ε Ru(bpy)3Cl2 ± t α, p Sε = (14274,93 ± 146,3) M-1.cm-1 3.2 PHỨC Ru(bpy)2(SCN)2 3.2.1 Tổng hợp phức Ru(bpy)2(SCN)2 Quá trình tổng hợp phức Ru(bpy)2(SCN)2 tiến hành theo sơ đồ sau: Giai đoạn 1: Cl RuCl3 Ru Ru 90% C2H5OH 600C Cl Cl Cl (chất 1) Chất công thức có (RuBzCl2)2 tạo thành cho 0,0104 gam RuCl 10,0 μ l xiclohexa-1,3-đien sau thêm 25,0 ml C 2H5OH 90% cho vào bình cầu lắp sinh hàn đun hồi lưu 60 C hai ngày thu dung dịch keo màu đen Giai đoạn 2: Ru Cl Cl N N Cl N Ru Cl N C2H5OH N Ru Cl Cl (chất 2) 73 N Chất có công thức Ru(bpy)2Cl2 tạo thành cho dung dịch chất thêm vào 0,0157 gam 2,2’- bipyriđin cho vào bình cầu lắp sinh hàn đun hồi lưu 600 C thu dung dịch màu vàng cam Giai đoạn 3: N Cl + KSCN N N Ru N N Cl N N DMF NCS Ru N SCN (chất 3) Chất có công thức Ru(bpy)2(SCN)2 tạo thành cho dung dịch chất tiếp tục thêm vào KSCN, dung môi DMF thu dung dịch màu tối Hình 3.12 Hình ảnh dung dịch chất 1, 2, 3.2.2 Khảo sát tạo thành (RuBzCl2)2 Kết khảo sát bước sóng cực đại (RuBzCl2)2 phương pháp đo quang với dung dịch so sánh ancol etylic, thu kết bảng (3.14) Bảng 3.14 Sự phụ thuộc mật độ quang (RuBzCl2)2 vào bước sóng 74 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 λ (nm) 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 A 0,201 0,228 0,254 0,314 0,458 0,565 0,624 0,639 0,943 1,865 2,611 2,912 2,730 2,248 1,763 1,413 1,157 0,975 0,849 0,751 0,666 0,596 0,538 0,488 0,446 0,409 0,376 0,346 0,320 0,295 STT 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 λ (nm) 375 380 385 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470 475 480 485 490 495 500 505 510 515 520 A 0,275 0,257 0,240 0,225 0,213 0,202 0,193 0,185 0,179 0,173 0,168 0,163 0,159 0,156 0,153 0,150 0,147 0,145 0,143 0,141 0,139 0,138 0,136 0,134 0,133 0,131 0,130 0,129 0,128 0,127 Biểu diễn kết bảng (3.14) phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng hình (3.13) 75 Hình 3.13 Sự phụ thuộc mật độ quang (RuBzCl2)2 vào bước sóng Qua đồ thị phụ thuộc giá trị mật độ quang chất (RuBzCl 2)2 vào bước sóng ánh sáng ta thấy bước sóng hấp thụ cực đại (RuBzCl 2)2 λ max = 280 nm 3.2.3 Nghiên cứu điều kiện tạo phức Ru(bpy)2Cl2 tối ưu 3.2.3.1 Khảo sát phổ hấp thụ Ru(bpy)2Cl2 Nghiên cứu bước sóng hấp thụ cực đại chất (RuBzCl 2)2 Chúng lấy dung dịch thu giai đoạn 2, khảo sát mật độ quang dung dịch với dung dịch so sánh ancol etylic thu kết bảng sau: 76 Bảng 3.15 Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng chất STT 10 11 12 13 14 15 16 λ (nm) 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470 475 A 0,183 0,188 0,192 0,203 0,213 0,217 0,221 0,223 0,226 0,230 0,233 0,227 0,221 0,203 0,184 0,168 STT 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 λ (nm) 480 485 490 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 A 0,151 0,141 0,131 0,127 0,122 0,119 0,116 0,112 0,108 0,101 0,094 0,087 0,080 0,072 0,064 0,058 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang (RuBzCl2)2 vào bước sóng thu kết hình (3.14) Hình 3.14 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng Như phức Ru2+ 2,2’- bipyrinđin có bước sóng hấp thụ cực đại λ = 450nm, có chuyển dịch đáng kể bước sóng chất 77 3.2.3.2 Khảo sát thời gian tạo phức Ru(bpy)2Cl2 Để khảo sát thời gian tạo phức tối ưu tiến hành sau: Lấy dung dịch keo đen giai đoạn thêm tiếp 2,2’-bipyriđin cho vào bình cầu, lắp sinh hàn hồi lưu, đun cách thủy 60 0C Đo mật độ quang dung dịch so với ancol etylic theo thời gian λ = 450 nm Kết cho bảng (3.16) Bảng 3.16 Kết khảo sát mật độ quang chất phụ thuộc vào thời gian STT 10 11 12 13 Thời gian (phút) 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 A STT 0,042 0,088 0,101 0,111 0,118 0,125 0,133 0,141 0,150 0,158 0,164 0,170 0,178 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Thời gian (phút) 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 A 0,186 0,194 0,202 0,210 0,217 0,224 0,231 0,231 0,231 0,232 0,232 0,232 0,232 Thời gian (phút) Hình 3.15 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chất vào thời gian Qua đồ thị cho thấy thời gian tối ưu tạo phức 300 phút (5 giờ) Trong thí nghiệm sau tiến hành điều chế chất với thời gian 78 3.2.4 Khảo sát phổ hấp thụ phân tử Ru(bpy)2(SCN)2 Khảo sát phổ hấp thụ phân tử Ru(bpy)2(SCN)2 5,0.10-5 M phương pháp đo quang với dung dịch so sánh DMF thu kết bảng sau Bảng 3.17 Khảo sát phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng STT 10 11 12 13 14 15 16 17 λ (nm) 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 A 0,412 0,483 0,541 0,598 0,672 0,705 0,685 0,643 0,605 0,557 0,510 0,466 0,430 0,404 0.423 0,456 0,489 STT 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 79 λ (nm) 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 A 0,554 0,602 0,641 0,683 0,690 0,651 0,605 0,548 0,486 0,420 0,361 0,302 0,252 0,228 0,197 0,183 0,141 Hình 3.16 Biểu diễn phụ thuộc mật độ quang chất vào bước sóng Qua hình vẽ ta thấy bước sóng hấp thụ cực đại phức λ 1= 380 nm λ = 535 nm Như có chuyển dịch đáng kể bước sóng dung dịch thu giai đoạn Do thuận lợi cho việc nghiên cứu chất giai đoạn sau 80 PHẦN III KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu, rút số kết sau: Đã nghiên cứu điều kiện cho hình thành phức Ru 2+ 2,2’-bipyridin tối ưu là: - Bước sóng hấp thụ cực đại phức [Ru(bpy)3]Cl2 515 nm - Khoảng pH tạo phức tối ưu 6,1- 8,2; Lựa chọn pH nghiên cứu 7,0 - Mật độ quang ổn định sau pha chế 20 phút Xác định phức Ru 2+ 2,2’-bipyridin phức đơn ligan, tỉ lệ Ru2+ 2,2’-bipyridin phức 1:3 Hệ số hấp thụ mol Ru2+ bước sóng λ = 450nm là: ε Ru 2+ = (15421 ± 21,66) M-1.cm-1 Hệ số hấp thụ mol phức [Ru(bpy)3]Cl2 bước sóng λ = 515 nm là: ε Ru(bpy) Cl = (14274,93 ± 146,3) M-1.cm-1 Phương trình đường chuẩn biểu diễn phụ thuộc mật độ quang phức [Ru(bpy)3]Cl2 vào nồng độ Ru2+ pH = 7, bước sóng λ = 515 nm có dạng: A = (14179 ± 355 ) CRu + (0,0013 ± 0,001) 2+ Phức [Ru(bpy)3]Cl2 tuân theo định luật Beer khoảng rộng nồng độ Ru2+ Bước đầu tổng hợp phức Ru(bpy)2(SCN)2; phức Ru(bpy)2(SCN)2 có bước sóng hấp thụ cực đại λ = 380 nm λ = 535nm 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Nguyễn Thạc Cát, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh (1980), Cơ sở lý thuyết hoá học phân tích, Hà Nội Nguyễn Tinh Dung (2000), Hoá học phân tích - phần II – Các phản ứng ion dung dịch nước, NXBGD, Hà Nội Nguyễn Tinh Dung, Hồ Viết Quý (1991), Giáo trình phân tích lý hoá, NXBGD, Hà Nội Nguyễn Tinh Dung (2000), Hoá học phân tích, phần III – phương pháp phân tích định lượng hoá học, NXBGD, Hà Nội Trần Thị Thùy Dương (2009), Nghiên cứu tạo phức màu số kim loại nặng với thuốc thử hữu phương pháp trắc quang ứng dụng phân tích đánh giá môi trường, Luận văn thạc sĩ hóa học, ĐHSP Thái Nguyên Nguyễn Văn Định, Dương Văn Quyến (2004), Phân tích nhanh complexon, Hà Nội Hóa học ứng dụng (2012), Rutheni, số 9, trang 35-37 Trần Hữu Hưng (2005), Nghiên cứu tạo phức bitmut với methyl thymol xanh (MTB) phương pháp trắc quang, Luận văn thạc sĩ hóa học, ĐHSPHN K.Doeffel (1983), Thống kê hóa học phân tích, NXB Đại học THCN 10 Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB ĐHQGHN 11 Đinh Thị Mùi (2008), Bài giảng thuốc thử hữu hóa phân tích, ĐH Đà Nẵng 12 Nguyễn Hồng Minh, Nguyễn Đức Nghĩa (2010), “Chất nhạy quang Ruthenium (II) Bipyridine chứa nhóm chức Cacbazol ứng dụng cho pin mặt trời chất màu nhạy sáng hiệu suất cao”, Hội nghị khoa học Kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam 1975-2010 82 13 Nguyễn Hồng Minh, Nguyễn Thị Thu Trang,Văn Trọng Hiếu, Nguyễn Đức Tuyển, Trần Phương Hoa, Nguyễn Đức Nghĩa (2010), “Thiết kế chế tạo pin mặt trời điện cực ZnO sử dụng chất màu nhạy sáng HMP có hệ số dập tắt cao”, Hội nghị khoa học Kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam 1975-2010 14 Hoàng Nhâm (1999), Hoá vô - Tập 3, NXBGD, Hà Nội 15 Nguyễn Đức Nghĩa, Nguyễn Hồng Minh, Ngô Trịnh Tùng (2010), “Pin mặt trời hữu cơ”, Hội nghị khoa học Kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam 1975-2010 16 Lê Đức Ngọc (2009), Xử lý số liệu kế hoạch hóa thực nghiệm, Đại học khoa học Tự nhiên 17 Hồ Viết Quý (2009), Các phương pháp phân tích công cụ Hóa học đại, NXB ĐHSP, Hà Nội 18 Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học hoá học, NXB ĐHQGHN 19 Hồ Viết Quý (2000), Phân tích lý hoá, NXBGD, Hà Nội 20 Hồ Viết Quý (2000), Phức chất hoá học, NXB KH KT, Hà Nội 21 Hồ Viết Quý (1994), Xử lý số liệu thực nghiệm phương pháp toán học thống kê, ĐHSP Quy Nhơn 22 Lâm Ngọc Thụ (2005), Cơ sở hóa học phân tích, NXB ĐH QGHN 23 Bùi Thị Thư (2005), Nghiên cứu phân tích xác định hàm lượng số kim loại nước sinh hoạt nước thải khu vực Từ Liêm - Hà Nội phương pháp chiết - trắc quang, Luận văn thạc sĩ hóa học, ĐHSPHN II Tiếng Anh 24 Barrett C.Fisher IV, Joshua Sacher, and Katherine Masters (2009), “Synthesis of a Ruthenium Complex”, Chem 431W- Advanced Chemistry Laboratory 25 Chia- Yuan Chen, Shi – Jhang Wu, Chun- Guey Wu, Jian – Ging Chen, Kuo- Chuan Ho (2006), “A ruthenium complex with superhigh Light- 83 Harvesting capacity for Dye sensitized solar cells”, Angew chemistry international 45, 5822-5825 26 Eunyoung Bae and Wonyong Choi (2006), “Effect of the anchoring group (carboxylate vs phosphonate) in Ru- complex-sensitized TiO on hydrogen production under visible light”, American chemical society,Volume 110, 14792 – 14799 27 Masami Fukushima, Kenji Tatsumi, Shunitz Tanaka, and Hiroshi Nakamura (2008), Photocatalytic Production of Hydrogen Peroxide by Tris(2,2-bipyridine) Ruthenium(II) Using Humic Acids as Electron Donor, Pages 3948-3953 28 M Chandrasekharam, Ch Srinivasarao, T Suesh, M Anil Reddy, M Rachavender, G Rajkumar, M Srinivasu and P Yella Reddy(2011), “High spectral response heteroleptic ruthenium(II) complexes as sensitizers for dye sensitized solar cells”, Indian Academy of Sciences, Volume 123, pp 37 - 46 29 Ming Zhou, Gilles P Robertson and Jacques Roovers, Comparative Study of Ruthenium(II) Tris(bipyridine) Derivatives for Electrochemiluminescence Application, Volume 44, 2005, Pages 8317-8325 30 Michael Gratzel (2003), “Dye-sensitized solar cells”, Journal of photochemistry and photobiology, 4, 145-153 31 M Ryan (2009), “Progress in Ruthenium complexes for dye sensitized solar cells”, Platium Metal Rev, 53, pp 216- 218 32 N Sekar and Vishal Y Gehlot (2010), “Metal complex dye for dyesensitized solar cells: recent developments”, Resonance 33 Randy J Ellingson, “Hight Efficient Multiple Exiton Generation in Colloidal PbSe and PbS Quantumdots”, Nano letters, vol.5, No.5.2005, pp 865–871 34 Tienkul Kangwanwonga, Wanchai Pluempanupata, Waraporn Parasuka, Helen E Keenanb, Apisit Songsasen, Using 5,10,15,20-tetra(4nitrophenyl) porphyrin as a fluorescent chemosensor to determine Ru 3+, Volume 38, Pages 278-282 84 35 Qing Wang and Luping Yu (2000), “Conjugated polymers containing mixed- ligand Ruthenium(II) complexes Sythesis, characterization and investigation of photoconductive properties”, American Chemiscal Society, 122, 11806- 11811 36 Wei-Kai Huang, Chi-Ming Lan, Yu-Sin Liu, Pei-Heng Lee, Shu-Mei Chang and Eric, Wei-Guang Diau (2010), “Synthesis and characterization of novel heteroleptic Ruthenium Complexes for Dye-Sensitized Solar Cells”, Journal of the Chinese Chemical society, Voume 57, Pages 1151-1156 37 Wilfred Welday Scott (1917), Standard Methods of Chemical Analysis, Volume 38 Won K.seok, A.K.Gupta, Seung- Jae Roh, Wonjoo Lee and SungHwan Han (2007), “ Sythesis and application of new Ru(II) complexes for dye- sensitized nanocrystalline TiO2 solar cells”, Korean chemiscal society, volume 28 39 Yu, Q Liu, S Zhang, M Cai, N Wang, Y Wang (2009), “An extremely high molar extinct coefficient ruthenium sensitizer in dye -sensitized solar cells: the effect of π conjugation extension”, P J Phys Chem, 113, 14559-14566 40 Yuancheng Qin, Qiang Peng (2011), “Ruthenium sensitiers and their applications in Dye-sensitized solar cells”, International journal of photoenergy, China 41 Younggju Lee, Song Rim Jang, R Vittal and Kang Jin Kim, “ Dinuclear Ru(II) dyes for improved performance of dye - sensitized TiO solar cells”, new journal of chemistry, 31, 2120-2126 III Một số Website 42 http://en.wikipedia.org/wiki/Ruthenium 43 http://en.wikipedia.org/wiki/Bipyridine 44 http://www.spinverse.com/2010-millennium-technology-prizelaureates-announced/ 45 http://en.wikipedia.org/wiki/A._E._Becquerel 46 http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Fritts 85 ... Nghiên cứu tạo phức Rutheni (II) với số thuốc thử ứng dụng làm chất nhạy quang pin mặt trời II Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu pin mặt trời, pin mặt trời chất nhạy quang - Nghiên cứu tạo thành phức. .. tạo thành pin mặt trời Công suất cực đại pin mặt trời tạo phụ thuộc vào hiệu suất chuyển đổi quang thành điện pin mặt trời Trong tiếng Việt, pin mặt trời gọi pin lượng mặt trời, pin quang điện,... điện, tế bào quang điện Tấm pin mặt trời gọi bảng pin mặt trời hay Mô-đun pin lượng mặt trời 1.1.1.2 Phân loại pin lượng mặt trời a Pin mặt trời Silic Vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời cho thiết