Определение оптических характеристик наномаркеров, сорбированных на частицы диоксида титана и полититаната калия.

Введение 13
1 Литературный обзор 15
1.1 Фотовольтаика, сенсибилизированная красителями. 15
1.2 Природные красителе в фотобатареях типа DSSC 18
1.3 Тушение возбужденных синглетных состояний красителей частицами диоксида титана 22
1.4 Тушение флуоресценции красителей ионами тяжелых металлов атомов. Уравнение Штерна – Фольмера 27
2 Экспериментальные методы 32
2.1 Используемые реагенты 32
2.2 Пробоподготовка 34
2.3 Методы флуоресцентной спектроскопии 35
3 Изучение взаимодействия люминесцентных зондов с диоксидом титана..... 39
3.1 Тушение люминесцентных зондов наночастицами диоксида титан 39
3.2 Взаимодействие люминесцентных зондов с ионами тяжелых атомов в суспензии диоксида титана 51
3.3 Тушение электронно-возбужденных состояний зондов ионами тяжелых металлов 58
4 Изучение взаимодействия люминесцентных зондов с частицами ПТК 65
4.1 Тушение флуоресценции люминесцентных зондов наночастицами ПТК............................................................................................................................. 65
4.2 Тушение электронно-возбужденных состояний зондов ионами тяжелых металлов в ПТК 68
Заключение 74
Список использованных источников 89

Весь текст будет доступен после покупки

Фотовольтаика на сегодняшний день – наиболее динамично развивающаяся область производства электричества с помощью солнечной энергии. Следует отметить, что последние достижения в области повышения эффективности и экономичности солнечных панелей и батарей сделаны с помощью окрашивающих веществ: красителей и пигментов, играющих в солнечных батареях роль антенны – эффективного поглотителя солнечного света анодной частью солнечного элемента.
Красители и пигменты, являясь по определению, по химическому строению абсорбентами видимой и ультрафиолетовой части спектра, фотовозбуждаясь, способны переносить избыточную энергию возбуждения посредством электронов на молекулы окружающей среды. Это их фотосенсибилизирующее свойство используют в фотоэлементах солнечных батарей.
Первоначально в качестве фотосенсибилизаторов в анодах солнечных батарей использовали синтетические очень дорогие и токсичные красители экзотической структуры, содержащие рутений. Только в последнее время появился теоретический и практический интерес к природным красителям растительного и бактериологического происхождения как фотосенсибилизаторам солнечных батарей. Это понятно и очевидно, поскольку в природе красители, как правило, играют роль абсорберов в видимой и ультрафиолетовой области солнечного спектра и проявляют, благодаря этому, свои полезные (окраска для различных целей), защитные (антимикробные) и другие свойства.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературный обзор

1.1 Фотовольтаика, сенсибилизированная красителями

Удивительно, что развитие фотовольтаики только в последние годы пришло к новой генерации солнечных элементов с использованием красите-лей как основного светопоглощающего фотовозбуждающегося и электроге-нерирующего компонента (фотосенсибилизатора). Ведь это лежало на по-верхности решения проблемы фотовольтаики и всей фотоэлектроники.
Чем заняты красители в природе? – Избирательным улавливанием сол-нечной энергии в видимой и ультрафиолетовой части солнечного спектра для дальнейшего абсолютно жизненно важного фотобиосинтеза биологически полезных веществ. К этой проблеме следовало подойти с позиций бионики, взяв за основу фотоэлектрического элемента солнечной батареи фотобиохи-мический принцип.
Практическое решение повышения эффективности солнечных батарей с использованием красителей как фотосенсибилизаторов предложил швейцар-ский ученый Михаэль Гретцель. Поэтому такой солнечный элемент получил название «ячейка Гретцеля».


Рисунок 1 - Устройство и принцип работы ячейки Гретцеля [1].

Анод ячейки Гретцеля представляет пластину высокопористого нано-кристаллического диоксида титана (TiO2), в который прочно встроен краси-тель, связанный с диоксидом титана ковалентной химической связью. Като-дом является электропроводящая подложка. Между электродами – токопро-водящий электролит (в первоначальном варианте – трийодит I3 в жидкой форме).
Принцип работы такого фотоэлемента следующий. Свет проходит через прозрачную подложку и поглощается фотоактивным красителем (в первона-чальном варианте – соединение рутения и марганца). Далее эти электроны диффундируют к прозрачному проводящему электроду за счет градиента концентрации. Электролит замыкает электрическую цепь и позволяет подхо-дить электронам от платинового катода к кремнию, где происходит реком-бинация электронов и «дырок».


Рисунок 2 - Принципиальная электрическая схема ячейки Гретцеля [1].

Ячейка Гретцеля принципиально отличается от классических фотобата-рей на основе кремния. Полупроводник диоксид титана выполняет исключи-тельно роль среды, в которой происходит транспорт (диффузия) фотоэлек-тронов, генерируемых фотовозбужденным красителем. В кремниевых фото-элементах полупроводник кремний выполняет двойную функцию – генери-рует фотоэлектроны и является средой для транспорта электронов. В ячейке Гретцеля краситель, выступая в роли фотосенсибилизатора, играет главен-ствующую, доминирующую роль, а остальные компоненты – анод из диок-сида титана, электролит, платиновый катод – играют вспомогательную роль.
Фотоэлементы, в которых используются красители в качестве фотосен-сибилизаторов, получили сокращенное обозначение DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell). Такой тип фотоэлементов на основе красителей имеет достоинства и недостатки по сравнению с традиционными солнечными батареями на ос-нове неорганических полупроводников, из которых наиболее используемые в настоящее время – кремниевые. Надо отметить, что до изобретения Гретце-лем фотоячейки, фотоактивность красителей использовали в цветной фото-графии и в мембранных фотоактивных устройствах.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Нанотехнологическое общество России. Фотовольтаика на основе природных красителей. Г. Е. Кричевский.- Электрон.дан.//[Электронный ресурс] – URL: http://www.rusnor.org/pubs/reviews/14461.htm.
2. Fluorescence Quenchingof Xanthene Dyes by TiO2 By A. Kathiravan, V. Anbazhagan, M. Asha Jhonsi, and R. Renganathan? School of Chemistry, Bharathidasan University, Tiruchirappalli-620 024, Tamil Nadu, India (Received March 13, 2007; accepted April 17, 2007.
3. H. H. Wasserman and R. W. Murray, Singlet Oxygen. Academic press, New York (1979).
4. D. D. Hawn and N. R. Armstrong, J. Phys. Chem. 82 (1978) 1288.
5. G. R. Fleming, A. W. E. Knight, J. M. Morris, R. J. S. Morrison, and G. W. Robinson, J. Am. Chem. Soc. 99 (1977) 4306.
6. M. Gratzel (Ed.), Energy Resources through Photochemistry and Catalysis. Academic, New York (1983).
7. K. Hashimoto, T. Kawai, and T. Sakata, Nouv. J. Chim. 8 (1984) 693.
8. A. W. H. Mau, O. Johansen, and W. H. F. Sasse, Photochem. Photobiol. 41 (1985) 503.
9. K. P. Ghiggino, J. M. Brown, A. Launikonis, A. W. H. Mau, and W. H. F. Sasse, Aust. J. Chem. 41 (1988) 9.
10. D. A. Hinckly, P. G. Saybold, and D. P. Borris, Spectrochim. Acta 42A (1986) 747.
11. K. Mandal, T. D. L. Pearson, and J. N. Demas, Anal. Chem. 52 (1980) 2184.

Весь текст будет доступен после покупки