Σύνθεση και μελέτη τροποποιημένων μεταλλοργανικών πλεγμάτων με φωτοενεργά σύμπλοκα μεταβατικών μετάλλων
Creators: name: Κουσκούκη, Δήμητρα Ευστράτιου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Μεταλλοργανικά πλέγματα
Σύμπλοκα μεταβατικών μετάλλων
Φωτοκατάλυση
Metal organic frameworks
Transition metal complexes
Photocatalysis

description: Τα μεταλλοργανικά πλέγματα (Metal Organic Frameworks, MOF) αποτελούν πορώδη υβριδικά υλικά που συντίθενται μέσω αυτοσυναρμολόγησης μεταλλικών ιόντων ή cluster με οργανικά ligand, τις αποκαλούμενες δευτερογενείς δομικές μονάδες (Secondary Building Units, SBU). Το μεγάλο εύρος των πιθανών συνδυασμών των SBU καθιστούν τα MOF εν δυνάμει εξαιρετικές πλατφόρμες για το συνδυασμό διαφορετικών φωτοενεργών ομάδων, καθώς επιτρέπουν πλήθος μονοπατιών μεταφοράς ενέργειας ή/και ηλεκτρονίου. Ως εκ τούτου, τα MOF που συνδυάζουν διάφορα χρωμοφόρα εντός του πλέγματός τους αποτελούν αντικείμενο μελέτης για εφαρμογές που σχετίζονται με τη φωτοκατάλυση. Στην παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία πραγματοποιήθηκε η σύνθεση δύο φωτοενεργών συμπλόκων των μεταβατικών μετάλλων Ru(II) και Pt(II), τα [Ru(bpy)2(dcbpy)]2+ και Pt(dcbpy)Cl2 (bpy: 2,2′-bipyridine και dcbpy: 2,2-bipyridyl-5,5-dicarboxylic acid), τα οποία ενσωματώθηκαν στη συνέχεια σε MOF των Al(III) και Zr(IV) σε διαφορετικά ποσοστά νόθευσης. Πραγματοποιήθηκε επίσης η σύνθεση τροποποιημένων MOF Zr(IV) με ενσωμάτωση διαφορετικών ποσοστών του τροποποιημένου ligand, 2-NH2-biphenyl-dicarboxylic acid, τα οποία στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε μετα-συνθετική τροποποίηση (Post Synthetic Modification, PSM) για μερική ανταλλαγή των Zr4+ από Ti4+. Οι δομές των ligand και των MOF ταυτοποιήθηκαν με τις απαραίτητες τεχνικές (φασματοσκοπία NMR και IR, ανάλυση PXRD, θερμοβαρυτική ανάλυση, μέτρηση της ενεργής επιφάνειας με το μοντέλο ΒΕΤ), ενώ τα χαρακτηριστικά φωταύγειας των MOF μελετήθηκαν με φασματοσκοπία απορρόφησης και φθορισμού UV-Vis.
description: Metal Organic Frameworks (MOF) are porous hybrid materials that can be synthesized through self-assembly of inorganic metal ions/clusters and organic linkers, their corresponding Secondary Building Units (SBU). Therefore, they can be tailored to promising platforms that incorporate a wide range of possible combinations of different photoactive groups, which could enable various energy or/and electron transfer pathways. Therefore, MOFs that combine different chromophores are a subject of interest for applications such as photocatalysis. In this work, we synthesized complexes of the transitional metals Ru(II) and Pt(II), [Ru(bpy)2(dcbpy)]2+ and Pt(dcbpy)Cl2, (bpy: 2,2′-bipyridine and dcbpy: 2,2-bipyridyl-5,5-dicarboxylic acid), which were later incorporated in different percentages in Zr(IV) and Al(III) MOFs. We also synthesized modified Zr(IV) MOFs by incorporating different percentages of the amino-functionalized ligand, 2-NH2-biphenyl-dicarboxylic acid. Amino-functionalized MOFs were later subjected to Post Synthetic Modification (PSM) in order to partially exchange Zr4+ by Ti4+ to boost their catalytic properties. Ligand and MOF structures are characterized by 1H-NMR, IR spectroscopy, PXRD and TGA analysis. The BET surface area was determined through the analysis of the N2 sorption isotherm. Luminescence properties were determined by UV-Vis and fluorescence experiments.