سنتز، شناسايي و كاربرد رنگدانه¬هاي آزو-شيف باز در سلول¬هاي خورشيدي رنگ-حساس (DSSC) و صنعت رنگرزي

دكتري

در اين تحقيق، خواص و برخي از كاربردهاي يك خانواده از مولكول‌هاي رنگ آزو-شيف باز (AD1-AD5) بررسي شده است. تأثير گروه‌هاي مختلف پيونددهنده آميني بر پايداري حرارتي، رفتار الكتروشيميايي و پايداري شيميايي تركيبات تعيين و مورد بحث قرار گرفت. همچنين، رنگ¬هاي آزو-شيف باز را با نانو ذرات نقره (AgNPs) با يك روش سبز واكنش داده و هيبريدهاي AgNPs/AD1-AD5 سنتز و شناسايي شدند. فعاليت ضد ميكروبي رنگ‌هاي آزو-شيف باز و هيبريدهاي نانو نقره آن‌ها در شرايط آزمايشگاهي در برابر عوامل مختلف بيماري‌زا از جمله باكتري‌هاي گرم مثبت و گرم منفي و قارچ آسپرژيلوس آزموده شد. برخلاف تركيبات آزو-شيف باز، تركيبات AgNPs/AD هم بر روي باكتري‌هاي گرم مثبت و هم منفي مؤثر بودند. علاوه بر اين، AgNPs/AD3 و AgNPs/AD5 قادر به جلوگيري از رشد قارچ آسپرژيلوس بودند. در اين تحقيق همچنين، از مولكول‌هاي رنگ آزو-شيف باز (AD1-AD5) كه حاوي چندين گروه دهنده و گيرنده با دو قسمت π-فاصله دهنده هستند به‌عنوان مواد حساس به نور براي ساخت سلول‌هاي خورشيدي حساس به رنگ (DSSC) جديد بر پايه نيمه‌هادي TiO2 اصلاح‌شده استفاده شد. اصلاح سطح TiO2 با ادغام نيتروژن و گرافن در بستر تيتانيم دي‌اكسيد انجام شد. اثر يك سيستم π-مزدوج و ساختار مولكول‌هاي رنگ بر عملكرد فتوولتائيك سلول و بازده تبديل انرژي با استفاده از دو الكتروليت مختلف بر پايه يد و كبالت مقايسه شده است. نتايج نشان داد كه سلول خورشيدي ساخته شده با فوتوآند برپايه رنگ آزو-شيف باز، حاوي نيترو-فنيلن دي آمين (AD4)، بالاترين مقدار بازده كوانتومي )75%(IPCE= و بهترين بازده تبديل عملكرد كلي (%η=3/82) را دارد. همچنين، ميزان بازده سلول خورشيدي در حضور الكتروليت I¯/I3¯ بالاتر است. اسپكتروسكوپي UV-Vis براي مطالعه واكنش كمپلكس شدن بين يون‌هاي Cu2+، Co2+ و Ni2+ با تركيب آزو-شيف باز AD2 در يك مخلوط دوجزئي از (1:1) DMSO/CHCl3 در دماهاي مختلف استفاده شد. ثابت تشكيل كمپلكس در دماهاي مختلف با استفاده از داده‌هاي جذب نسبت مولي و نرم‌افزار متلب به دست آمد. ثابت‌هاي پايداري كمپلكس‌هاي آزو-شيف باز با كاتيون¬هاي Cu2+، Ni2+ و Co2+ از ترتيب Cu2+>Co2+>Ni2+ پيروي مي‌كنند. مقادير آنتالپي و آنتروپي براي واكنش كمپلكس شدن از وابستگي دما به ثابت تشكيل به دست آمد كه آنتروپي عامل پايداركننده و آنتالپي ناپايداركننده است. در اين تحقيق، ماده رنگزاي بيس¬آزو ديسپرس جديد بر پايه آزو-شيف باز (AD2) و كپملكس¬هاي كبالـت (II)، نيكل(II) و مس(II) آن و همچنين هيبريد AgNPs/AD2 بر روي پارچه پشمي به كار برده شدند. اندازه گيري خواص ثباتي كالاهاي رنگرزي شده نشان داد كه تمامي كمپلكس‌هاي رنگزا از ثبات شستشويي (4)، سايشي (4)، عرق بدن (4 تا 5) خوب، ثبات نوري (4 تا 5) و ثبات حرارتي خوب (5) برخوردارند. همچنين استفاده از هيبريد AgNPs/AD2 به طور كلي موجب بهبود خواص ثباتي مي¬شود.

207728

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر وحيد صفري

شيمي

دكتر رحمت اله رحيمي