تحضير ودراسة نظرية لمشتقات صبغات الايميدازول الجديدة وتطبيقها في الخلايا الشمسية المحفزة بالصبغة

رسالة ماجستير

اسم الباحث : سيف الدين فاهم عبد الحسين

اسم المشرف : أ. د. هيثم دلول حنون أ.م. د. سيف الدين موفق عبد الهادي

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الكيمياء

سنة نشر البحث : 2022

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

في هذا العمل، تم تحضير ست صبغات عضوية خالية من المعادن كنظام مانح- جسر – مستقبل في تفاعل تكثيف أحادي الوعاء واستخدمت كمحسس في الخلايا الشمسية المتحسسة للصبغة (DSSCs). الأصباغ التي تم تسجيلها هي من مشتقات الإيميدازول وهي من نوعين. النوع الأول عبارة عن مشتقات إيميدازول ثلاثية التعويض في المواقع 2,4,5(المخطط الأول) والنوع الثاني من الأصباغ هو مشتقات إيميدازول رباعية التعويض في المواقع 1,2,4,5 (المخطط الثاني).
النوع الأول هو PP1 والنوع الثاني يمثل خمسة أنواع مختلفة من الاستبدال (نيتروبنزينPP2، N,N- ثنائي اثيل بروبان-1-امين PP3، فنيل PP4، كلوروبنزين PP5 وثنائي كلورو بنزين PP6) في موضع- NH على حلقة إيميدازول للتحقق من تأثير هذه المجاميع في كفاءة DSSCs. تم اختيار وحدتي البنزين والإيميدازول كمجموعات مانحة، لخاصية التبرع بالإلكترون ولتجنب تراكم الصبغة على سطح TiO2. في الأساس، تم استخدام وحدات إيميدازول trisubstituted ,5-42, لدراسة المقارنة لأداء المحسّسات في الأجهزة النهائية. تم اختيار حلقة البنزين كجسر وتم اختيار حامض الكربوكسيل كمجموعة مستقبلة ومرتبطة على سطح .TiO2 شُخصت هذه الأصباغ بـتقنية الـ FTIR، 1H -NMR، 13C–NMRو Mass spectra ومدعومة بالحسابات النظرية. أظهرت الصبغة PP3 مع استبدال سلسلة الألكيل أعلى كفاءة تحويل للطاقة (PCE) بنسبة 2.01%(Jsc = 3.75 مللي أمبير سم -2، Voc = 0.73 مللي فولت، FF = 73.9٪) بينما أظهرت صبغة PP2 باستبدال النيتروبنزين أقلها فجوة الطاقة (2.55 eV) وأدنى PCE 0.96٪ (Jsc = 1.59 مللي أمبير سم -2، Voc = 0.080 مللي فولت، FF = 61.6٪).

Rp- Synthesis and theoretical study of new imidazole derivatives dyes and their applicat.. pdf.

In this work, six free metal-organic dyes were designed and synthesized as the donor-π bridge-acceptor system in a one-pot condensation reaction and used as a sensitizer in DSSCs. The dyes that were recorded are imidazole derivatives, which are of two types. Type I are basically 2,4,5-trisubstituted imidazole derivatives (Scheme I) and the type II of dyes are 1,2,4,5-tetrasubstituted imidazole derivatives (Scheme II).
The first type is PP1 and the second type are containing five different substituents on (N-imidazole) ring such as (nitrobenzene (PP2), N,N-diethylpropan-1-amine (PP3), phenyl (PP4), chlorobenzene (PP5) and dichlorobenzene (PP6)) with investigation the effect of these substituents in the efficiency of the synthesized compounds as a DSSCs. Benzene and imidazole units were chosen as donor groups, for their electron-donating character and to avoid dye aggregation on the TiO2 surface. Basically, 2,4,5-trisubstituted imidazole units were used to comparative study of the performance of the sensitizers in the final devices. Benzene ring was chosen as the termination of the π-bridge. Carboxylic acid was chosen as both acceptor and anchor group on the TiO2 surface. All these dyes are characterized by FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, Mass spectra and supported by computational calculation. The dye PP3 with the alkyl chain substitution displayed the highest power conversion efficiency (PCE) of 2.01% (Jsc = 3.75 mA cm-2, Voc = 0.73 mV, FF = 73.9%) while the PP2 dye with the nitrobenzene substitution showed the lowest energy gap (Eg = 2.55 eV) and lowest PCE 0.96% (Jsc = 1.59 mA cm-2, Voc = 0.080 mV, FF = 61.6%).