فوتوالكتروكاتاليست RuO2/TiO2 در واكنش آزادسازي هيدروژن؛ ساختار، اوربيتال هاي پيشاني و طيف الكتروني كمپلكس هاي هم هسته و نا هم هسته روتنيم(Ⅱ) و اسميم(Ⅱ) با ليگاند تترا(2-پيريديل)پيرازين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي معدني

دكتري

در بخش اول اين رساله، به مطالعه تجربي و نظري هتروساختار¬هاي RuO2/TiO2 پرداخته شده است. در بخش تجربي، نانوذره-هاي متخلخل تيتانيوم دي اكسيد از يك پيش‌ماده جديد (Na2[Ti(C2O4)3]) تهيه شدند. سپس، درصدهاي مختلفي از روتنيم اكسيد روي سطح آن بارگذاري شد تا هتروساختار¬هاي RuO2/TiO2 به¬دست آيد. در ادامه، كاربرد فوتوالكتروكاتاليستي هتروساختار¬هاي تهيه شده در واكنش آزادسازي هيدروژن مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان دادندكه بارگذاري روتنيم دي اكسيد روي سطح تيتانيوم دي اكسيد شكاف انرژي HOMO-LUMO را كاهش داده و لبه جذب را تا ناحيه نور مرئي گسترش مي¬دهد. اين جذب گسترده، فعاليت فوتوالكتروكاتاليستي هتروساختار¬هاي RuO2/TiO2 را در مقايسه با تيتانيوم دي اكسيد و روتنيم دي اكسيد افزايش مي¬دهد. براي به¬دست آوردن درك عميق‌تر از افزايش فعاليت فوتوالكتروكاتاليستي هتروساختار¬هاي RuO2/TiO2 در مقايسه با تيتانيوم دي اكسيد خالص، از محاسبات نظريه تابعي چگالي (DFT) استفاده شد. نتايج نظري نشان دادند كه در هتروساختار¬هاي تهيه شده، بازتركيبي جفت الكترون-حفره به طور موثري نسبت به تيتانيوم دي اكسيد خالص كاهش پيدا كرده است. در بخش دوم، مطالعه تجربي و نظري كمپلكس¬هاي [Mn(TPPZ)n+1]2n+ كه در آن M فلزهاي روتنيم (Ⅱ) و اسميم (Ⅱ) ،n اعداد 1، 2 و 3 و TPPZ ليگاند 6،5،3،2 تتراكيس(2-پيريديل)پيرازين است، انجام شد. ساختار بلوري كمپلكس¬هاي تك هسته-اي نشان مي‌دهد كه كمپلكس روتنيم (Ⅱ) در يك سيستم تري¬كلينيكي متبلور شده است، در حالي كه كمپلكس¬ اسميم (Ⅱ) در يك سيستم تتراگونال متبلور شده است. ويژگي¬هاي طيف جذبي كمپلكس¬ها نيز مورد بررسي قرار گرفت. جابجايي قرمز و شدت نوار از تك هسته¬اي به كمپلكس‌هاي سه هسته¬اي افزايش مي‌يابد و باعث تغيير رنگ واضح در ناحيه مرئي مي‌شود. براي باز توليد نتايج تجربي، از نظريه تابعي چگالي (DFT) و محاسبات DFT وابسته به زمان (TD-DFT) براي بهينه‌سازي ساختارها، تعيين ساختارهاي الكتروني و تعيين حالت‌هاي برانگيخته كمپلكس¬¬ها استفاده شد.

226874

شيمي معدني

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان