توظيف مشتقات جديدة للبورفرين لبعض التطبيقات

اطروحة دكتوراه

اسم الباحث : محمد ثامر جعفر

اسم المشرف : أ.د.لمى مجيد احمد أ.د.رحمن طعمة هيول

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الكيمياء

سنة نشر البحث : 2023

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصة

تضمن هذا العمل تصنيع سلسلتين جديدتين من المشتقات الحلقية غير المتجانسة الجديدة من العديد من مشتقات البورفيرين (4,4′,4″,4″‘-(البورفيرين-5، 10، 15، 20-تيترايل) حمض البنزويك) مركب (3)، (4-(10,15,20-تريس (3-هيدروكسي فينيل) بورفيرين-5-يل) حمض البنزويك) مركب (8)، و (4، 4’-(10، 20-مكرر (3-هيدروكسي فينيل) بورفيرين-5، 15-دييل) حمض البنزويك) مركب (12) انجزت عملية تحضير هذه المركبات عن طريق تفاعل بيرول مع 4-فورميل حمض البنزويك في نسب المولية مختلفة. بعد ذلك، تم إنتاج الأميدات المكونة لمشتقات البورفيرين (5a-f) و(6a-f) عن طريق تفاعل المركب (3) مع أمينات مختلفة وبنسبة مولية مختلفة في وعاء واحد. حضرمشتق البورفيرين-مكون أميدات (9a-d) و(11a-e) عن طريق تفاعل المركب (8) مع أمينات مختلفة بنسبة مولية مختلفة في وعاء واحد. كما حضر مشتق البورفيرين-مكون أميدات (13a-f) عن طريق تفاعل المركب (12) مع أمينات مختلفة بنسبة مولية 1:2 في وعاء واحد.
وقد حضر كرفن كونتم دوت (GQD) من النشا كبادئ في وعاء واحد باستخدام العملية الحرارية المائية. كما تم تحضير المتراكب النانوي TiO2/GQD باستخدام تقنية الموجات فوق الصوتية المتعمقة لاستخدامها كأنود في الخلية الشمسية. وجدن التحليلات ان GQD هو مادة نانوية وتمتلك معدل حجم بلوري ومعدل حجم جسيمات مساوي الى 9.25 نانومتر و11.05 نانومتر، وقد ازدادت القيم بعد تكوين المتراكب الى 34.39 نانو متر و79.47 نانومتر على التوالي.
حضر شبه الموصل الكادميوم فرايت (CdFe2O4) من نترات الحديديك (Fe(NO3)3.9H2O) وكلوريد الكادميوم (CdCl2.2H2O)عن طريق طريقة الترسيب بوجود مغير شد سطحي موجب الشحنة ((CTAB .كما حضر المتراكب TiO2/CdFe2O4 باستخدام تقنية الموجات فوق الصوتية واستخدامها كأنود في الخلايا الشمسية ، لوحظ من خلال نتائج ال XRD زيادة الحجم البلوري ل CdFe2O4 بعد تكوين متراكبه من 21.07 نانومتر الى 36.96 نانومتر
في هذا العمل، تم استخدام TiO2 مع الأصباغ 3 و8 كأنودات لتحليل الخلايا الشمسية الحساسة للصبغة (DSSCs). وجد بان أفضل كفاءة التحويل الكهروضوئية PEC%)) مع TiO2مع الصبغات 3 و8 والتي اعطت جهد لتحسين أداء الخلايا الشمسية. بالإضافة إلى ذلك، تم الانتفاع من المتراكب TiO2/CdFe2O4 عند استخدامه كأنود في الخلية DSSCs وقد اعطت أعظم كفاءة مقارنة باستخدام المتراكب TiO2/GQD كأنود.
وتم التحقيق في نشاط المواد المركبة كمثبط للتآكل باستخدام الكربون الصلب (CS) كنموذج للمواد المتآكلة. وأظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن مشتقات البورفيرينات المحضرة كانت مثبطات فعالة للتآكل في محلول حمض الهيدروكلوريك (M0.1) للكربون الصلب. في حالة المشتق (c5)، تم تسجيل أقصى كفاءة تثبيط (%IE) وكانت حوالي 74٪.

Functionalization of New Porphyrin Derivatives for Some Applications

ABSTRACT

This work investigates series of new heterocyclic derivatives that synthesized from several porphyrin derivatives (4,4′,4″,4″‘-(porphyrin-5,10,15,20-tetrayl) tetra benzoic acid) compound (3), (4-(10,15,20-tris(3-hydroxyphenyl) porphyrin-5-yl) benzoic acid) compound (8), and (4,4’-(10,20-bis(3-hydroxyphenyl) porphyrin-5,15-diyl) di benzoic acid) compound (12) obtained. These compounds were obtained by reacting Pyrrole with 4-formyl benzoic acid and 3-hydroxy benzaldehyde at different molar ratios. Subsequently, porphyrin derivative-component amides 5a-f and 6a-f were produced by reacting compound (3) with different amine derivatives at different molar ratio via a one-pot, Porphyrin derivative-component amides 9a-d and 11a-e were produced by reacting compound (8) with different amine derivatives different molar ratio via a one-pot. Porphyrin derivative-component amides 13a-f were produced by reacting compound (12) with different amine derivatives at a 1:2 molar ratio via a one-pot.
The graphene quantum dots (GQD) were synthesised from starch as a precursor that has been performed in a single pot using a hydrothermal process. The TiO2/GQD nano-composite was prepared using an in-depth ultrasonic technique to use as an anode in a solar cell. The analysis demonstrated that GQD is nanomaterial with mean crystal size and average particle size equal to 9.25 nm and 11.05 nm, and increase after its composite to 34.39 nm and 79.47 nm respectively.
The synthesis of cadmium ferrite semiconductors (CdFe2O4) from ferric nitrate (Fe(NO3)3.9H2O) with cadmium chloride (CdCl2.2H2O) was performed via a precipitation process in the presence of positive surfactant (CTAB). The TiO2/CdFe2O4 nano-composite was prepared using an in-depth ultrasonic technique to use as an anode in a solar cell. XRD data observed the mean crystal size of CdFe2O4 increases after being its composite from 21.07 nm to 36.96 nm.
In this work, TiO2 with dyes 3 and 8 as anodes was used to analyze dye-sensitive solar cells (DSSCs). In terms of Photoelectric Conversion Efficiency (PEC%) with TiO2, dye 8 performed better than dye 3 and showed the potential for improved solar cell performance. Additionally, DSSCs utilizing a TiO2/CdFe2O4 composite anode explained greater PCE% values than those using a TiO2/GQD anode.
The activity of synthesized materials was investigated as a corrosion inhibitor using carbon steel (CS) as a model for corroded materials. The obtained results showed that the synthesized porphyrins derivatives were effective corrosion inhibitors to 0.1 M hydrochloric acid solution for CS. In the case of the derivative (5c), a maximum inhibition efficiency (IE%) was recorded and it was around 74%.