25682

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

دكتري

شيمي

1400

19/08/1400

دكتر رحمت اله رحيمي

دكتر وحيد صفري

شيمي

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.

1400/09/20

Synthesis, characterization and application of azo-Schiff base dyes in dye sensitive solar cells and dyeing industry

11/10/2022 12:00:00 AM

In this study, a family of azo-Schiff base dye molecules (AD1-AD5) has been investigated as versatile compounds. Influence of various linking groups in amine moiety on thermal stability and electrochemical behavior of the compounds was determined and discussed Ag nanoparticles (AgNPs) reacted with various bisazo dye molecules in a green approach to produce AgNPs/AD1-AD5 hybrids. Antimicrobial activity of bisazo compounds and their nano silver counterparts has been screened in vitro against various pathogens including gram-positive and gram-negative bacteria and a fungus. Contrary to the bisazo compounds, AgNPs/AD hybrids were effective on both Gram-positive and negative bacteria. Moreover, AgNPs/AD3 and AgNPs/AD5 were able to efficaciously inhibit the growth of Aspergillus fungus. The family of azo-Schiff base dye molecules containing multiple donor and acceptor groups with two π-spacer parts (AD1-AD5) was employed as photosensitizers to fabricate novel DSSCs based on modified TiO2 semiconductor. Modification of the TiO2 surface was carried out with doping of nitrogen and graphene into the titanium dioxide substrate (GNT). The effect of an extended π-conjugation system and linking groups of dye molecules in photovoltaic performance has been examined. GNT/AD4 with triiodide/iodide electrolyte achieved the highest solar to electrical energy conversion efficiency (η = 3.82%, IPCE = 75%), in the series. Also, the efficiency of solar cell is higher in the presence of electrolyte triiodide/iodide. UV-Vis spectroscopy was used to study the complexation of Cu2+, Co2+ and Ni2+ ions with a new azo-Schiff base compound in a binary dimethylesulfoxide/chloroform (DMSO/CHCl3) (50/50) mixture at different temperatures. Complex formation constants at different temperatures were obtained using molar ratio adsorption data and MATLAB software. The stability constants of azo-Schiff base complexes with Cu2+, Ni2+ and Co2+ cations follow Cu2+> Co2+> Ni2+, respectively. The enthalpy and entropy values of the complexation were evaluated from the temperature dependence of the formation constants. It was found that the resulting entropy complexes are stabilized while enthalpy complexes are destabilized. In this study, a new bisazo disperse dye based on azo-Schiff base and its cobalt (II), nickel (II) and copper (II) complexes have been applied on the wool fabric. Measurement of fastness properties of dyed samples indicated that all dye complexes have good wash (4), rubbing (4), good perspiration (4 to 5), light fastness (4 to 5) and good thermal stability (5). The use of AgNPs/AD2 hybrid also generally improves the fastness properties.

DSSC , ثابت پايداري , ضدباكتري , خواص ثباتي رنگرزي , آزو-شيف باز

Azo-Schiff base , DSSC , Antimicrobial , Stability constant , Fastness properties