Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze
Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english


Studiul procesului de fotoliză a apei în prezența compușilor coordinativi ai cuprului și ruteniului


Autor: Marin Ion
Gradul:doctor în chimie
Specialitatea: 02.00.04 - Chimie fizică
Anul:2020
Conducător ştiinţific: Gheorghe Duca
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea de Stat din Moldova
Instituţia: Institutul de Chimie al AŞM

Statut

Teza a fost susţinută pe 11 septembrie 2020 în CSS şi se află în examinare la CNAA

Autoreferat

Adobe PDF document1.48 Mb / în română

Teza

CZU 541.145(043.2)

Adobe PDF document 7.97 Mb / în română
176 pagini


Cuvinte Cheie

fotoliză, apă, hidrogen, oxigen, fotoanod, bioxid de titan, ruteniu, cupru, electrochimie, celule fotoelectrochimice, DFT

Adnotare

Susținerea va avea loc în data de 11 septembrie 2020, ora 14:00 în regim online.
Linkul la care poate fi urmărit evenimentul:
https://zoom.us/j/91506450604

Asemenea linkul poate fi accesat și de pe site-ul Institutuluide Chimie.

Structura tezei: introducere, patru capitole, concluzii generale și recomandări, bibliografie din 145 de titluri, 6 anexe, 142 pagini text de bază, 88 de figuri, 25 de tabele și 81 de ecuații. Rezultatele obținute sunt publicate în 14 lucrări științifice.

Domeniul de studiu: 144.01 – Chimie fizică.

Scopul: studierea procesului de fotoliză a apei în prezența sensibilizatorilor, capcanelor de electroni, catalizatorilor, fotocatalizatorilor noi obținuți pe baza compuşilor coordinativi ai cuprului şi ruteniului în aplicațiile fotoelectrochimice.

Obiective specifice: elucidarea proprietăților fotofizice, electrochimice și al potențialului aplicativ ale sistemelor moleculare noi sintetizate bazate pe liganizi piridinici bidentați și tridentați complexați cu ruteniu și cupru, și conceptualizarea mecanismului reacțiilor de fotoliză a apei pe suprafețe semiconductoare fotoactive de oxide de titan (IV) sensibilizate cu aditivii noi.

Noutatea și originalitatea științifică: examinarea fundamentală a procesului de fotoliză a apei în prezența aditivilor noi sintetizați prin metode fizico-chimice teoretice și experimentale moderne. Elaborarea sistemului fotovoltaic și fotocatalitic, a contribuit la obținerea și caracterizarea mai multor clase de sisteme moleculare: 2 tipuri de capcane de electroni în baza liganzilor chinolinpiridinici complexați cu Ru(II) și Ru(III); 3 coloranți halconici noi; 1 compus complex de oxidare a apei; 1 compus complex de reducere a apei și alți 13 derivați și intermediari noi cu grupe funcționale donoare și acceptoare.

Rezultatele științifice obținute: sistemele moleculare originale fotoactive cu rol de sensibilizatori și fotocatalizatori pe baza cuprului și ruteniului obținute și proprietățile fotoactive demonstrate au contribuit la elaborarea conceptului mecanismului de fotoliză a apei în celulele fotoelectrochimice bisecționale pentru aplicațiile de obținere a hidrogenului din apă.

Semnificația teoretică: rezultatele obținute oferă o cunoaștere mai aprofundată a metodelor de sinteză, de purificare și de caracterizare a aditivilor prin metode fizico-chimice moderne (spectroscopiile IR, de masă, absorbția UV-Vis, RMN, difracția razelor X, voltametria ciclică și modelarea moleculară DFT) fapt care permite elaborarea și sinteza unor componente mai eficiente pentru procesul de fotoliză a apei.

Valoarea aplicativă a lucrării: suprafețele de semiconductor sensibilizați cu compuși coordinativi cu liganzi piridinici bidentați și tridentați demonstrează o fotoactivitate semnificativă, oferind rezultate valoroase (η = 7,2%, ∆Emax = 1,14 V) în conversia energiei solare în curent fotovoltaic și energie chimică.

Implementarea rezultatelor științifice: rezultatele obținute sugerează utilizarea cromoforilor și fotocatalizatorilor noi obținuți în celulele fotoelectrochimice de fotoliză a apei.

Cuprins


1. Procesul de fotoliză a apei în contextul cercetărilor actuale
  • 1.1. Hidrogenul, scurt istoric
  • 1.2. Concepte teoretice în fotochimie. Procesul de absorbţie a luminii și fotosinteza
  • 1.3. Celulele solare pentru conversia luminii solare în energie electrică sau chimică
  • 1.3.1. Celulele fotoelectrochimice pentru fotoliza apei
  • 1.3.2. Fotoanodul pe baza bioxidului de titan
  • 1.3.3. Catodul pe baza metalelor nobile
  • 1.4. Coloranţii piridinici cu liganzi bidentaţi și tridentaţi
  • 1.5. Coloranţii naturali
  • 1.6. Concluzii la capitolul 1

2. Coloranți cu liganzi terpiridinici
  • 2.1. Liganzi bichinolinpiridinici
  • 2.1.1. Ligandul 2,6-bis(4-metilchinolin-2-il)piridina (dqpCH3)
  • 2.1.2. Ligandul acidul 2,6-bis(4-carboxichinolin-2-il)piridinic
  • 2.1.3. Liganzii esterici 2,6-bis(4-carboxichinolin-2-il)piridinat
  • 2.2. Compuși coordinativi ai ruteniului (II) cu liganzi tridentați
  • 2.2.1. Compuși coordinativi homoleptici ai Ru(II)
  • 2.2.2. Compuși coordinativi heteroleptici ai Ru(II)
  • 2.3. Concluzii la capitolul 2

3. Coloranți cu liganzi bipiridinici, organici. Fotoelectrozii
  • 3.1. Compuși coordinativi ai ruteniului (II) și cuprului (II) cu liganzi bidentaţi în calitate de
  • sensibilizatori și complecși de oxido-reducere a apei
  • 3.1.1. Compuși coordinativi ai Ru(II) în calitate de complecși de oxidare a apei
  • 3.1.2. Compuși coordinativi ai Ru(II) în calitate de sensibilizatori etalon
  • 3.1.3. Complexul coordinativ al Cu(II) în calitate de complex de reducere a apei
  • 3.2. Coloranți organici în calitate de sensibilizatori
  • 3.3. Obținerea și caracterizarea fotoelectrozilor
  • 3.3.1. Bioxidul de titan
  • 3.3.2. Sorbția coloranților pe suprafețele de TiO2
  • 3.3.3. Platinarea și nichelarea electrodului
  • 3.4. Concluzii la capitolul 3

4. Mecanismele de fotoliza a apei
  • 4.1. Fotoliza apei în celulele fotoelectrochimice
  • 4.2. Formarea moleculei de hidrogen
  • 4.2.1. Barierele de formare a moleculei de hidrogen
  • 4.3. Formarea moleculei de oxigen
  • 4.3.1. Barierele formării moleculei de oxigen
  • 4.4. Corelarea energiilor orbitalilor moleculari cu potențialele redox

Concluzii generale şi recomandări
Bibliografie
Anexe
Declarația privind asumarea răspunderii
CV-ul autorului