Dinükleer kapaklı tipte bir çinko ftalosiyanin kompleksinin elektrokimyasal, spektroelektrokimyasal, fotofiziksel ve fotokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electrochemical, spectroelectrochemical, photophysical and photochemical properties of the complex of dinuclear clamshell type zinc phthalocyanine
Yazar: DİCLE ATILMIŞ
Danışman: PROF. DR. ALİ RIZA ÖZKAYA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ EFE BATURHAN ORMAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Fizikokimya = Physical chemistry ; Fizikokimyasal yöntemler = Physicochemical method ; Fotokimya = Photochemistry ; Spektroelektrokimya = Spectroelectrochemistry

Özet:
Ftalosiyaninler, çoklu ve tersinir elektron transfer özellikleri gösteren 18 π-elektron düzenine sahip, aromatik bileşiklerdir. Bu bileşiklerin sentezinin teknolojik uygulamalardaki işlevselliği önemini korumaktadır. Bu hedeflere yönelik değişik metaller ve substitüe gruplar içeren ftalosiyaninler araştırmacılar tarafından tasarlanmaktadır. Bu modifikasyonların bileşiğe katmış oldukları özelliklerin anlaşılması sentezlenen bileşiklerin teknolojik uygulamalardaki yerini belirlemektedir. 
Özellikle sahip oldukları zengin redoks kimyaları ve spektral değişimleri ile bu bileşikler, elektrokatalitik ve elektrokromik çalışmalarda yer alırlar. Ayrıca ftalosiyaninlerin görünür ışığın düşük enerjili bölgesinde sergilemiş oldukları zengin elektronik ve optik özellikleri ve bu özelliklerin amaca göre modifiye edilebilmesi, son dönemde klasik boyar madde olarak kullanımlarının dışında, fotodinamik kanser tedavisinde fotoduyarlaştırıcı olarak yer almalarına sebep olmuştur.
Ftalosiyanin türevlerinin teknolojik uygulamalarda etkin olarak kullanılma potansiyellerini anlamak adına, bu tez çalışması gerçekleştirilmiştir. Öncelikle kapaklı tipte dinükleer çinko ftalosiyanin kompleksinin termal kararlılıklarının tayini termal gravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramali kalorimetre (DSC) analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Bu analizi gerçekleştirilen ftalosiyanin kompleksinin; voltametrik, eş zamanlı spektroelektrokimyasal ve eş zamanlı elektrokolorimetrik özellikleri ile elektrokimyasal karakterizasyonu tamamlanmıştır. Bu tez çalışmasında kullanılan kapaklı tipte dinükleer çinko ftalosiyanin kompleksinin sahip oldukları zengin redoks özellikleri ve bu eş zamanlı ölçümler sırasında sergilemiş oldukları net spektral değişimleri ile elektro-optik geçişlere oldukça uygun makro yapılar oldukları anlaşılmıştır. Teknolojik uygulamalar için gerekli olan bu özelliklerin belirlenmesi, bu komplekslerin tercih edilme potansiyellerinin belirlenmesi adına oldukça önemli olduğu açıktır. Bunun için hem çözelti ortamında hem de katı ITO (indiyum kalay oksit) film elektrot yüzeyinde bazı uygulamalar gerçekleştirilmiştir.
Çalışmanın ilk basamağında çözelti ortamında gerçekleştirilen elektrokimyasal karakterizasyonlara ek olarak fotofiziksel ve fotokimyasal özellikleri incelenmiş ve fotodinamik kanser tedavisinde fotoduyarlaştırıcı (ışığa hassas kimyasal ajan) olarak kullanılabilecek potansiyele sahip olup olmadığı tespit edilmiştir.
Çalışmanın ikinci basamağında bu çinko kompleksinin sulu çalışma ortamında katı ITO  film üzerinde dökme (sprey) filmleri elde edilmiştir. Bu ince filmlerin yüzey karakterizasyonu için taramalı elektron mikroskopisi (SEM) kullanılmıştır. Elektrokromik malzeme olarak kullanılabilirliğini değerlendirmek amacıyla, redoks süreçlerine eşlik eden spektral değişimleri ve renk geçişleri araştırılmıştır. Bu nedenle, sentezlenmiş kompleksin elektrokimyasal özelliklerinin belirlenmesi, bir takım teknolojik alanlardaki kullanılabilirliklerinin belirlenmesi açısından çok önemlidir.

Abstract:
Phthalocyanines are aromatic compounds with an 18 π-electron arrangement that exhibit multiple and reversible electron transfer properties. The functionality of the synthesis of these compounds in technological applications maintains its importance. Phthalocyanines containing different metals and substituted groups are designed by researchers for these goals. Understanding the properties that these modifications add to the compound determines the place of the synthesized compounds in technological applications.
These compounds, especially with their rich redox chemistry and spectral changes, take part in electrocatalytic and electrochromic studies. In addition, the rich electronic and optical properties of phthalocyanines in the low-energy region of visible light and the ability to modify these properties according to the purpose have recently caused them to be included as photo-sensitizers in photodynamic cancer treatment, apart from their use as classical dyestuffs.
This thesis study has been carried out in order to understand the potential of phthalocyanine derivatives to be used effectively in technological applications. First of all, the determination of the thermal stability of the capped type dinuclear zinc phthalocyanine complex was performed by thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) analysis. This analysis of the phthalocyanine complex; electrochemical characterization with its voltammetric, in-situ spectroelectrochemical and in-situ electrocolorimetric properties has been elucidated. As a result of these measurements, it has been understood that the binuclear clamshell-type zinc phthalocyanine complex used in this thesis is macrostructures that are very suitable for electro-optical transitions due to its rich redox properties and the clear spectral changes they exhibited during these measurements.
It is clear that determining these features required for technological applications is very important in determining the preference potential of these complexes. For this, some applications have been carried out both in solution medium and on the ITO solid film electrode surface.
Firstly, in addition to the electrochemical characterizations carried out in solution medium, its photophysical and photochemical properties were examined and it was determined whether it has the potential to be used as a photosensitizer (photosensitive chemical agent) in photodynamic cancer treatment.
Secondly; Cast (spray) ITO films of this zinc complex on solid film in aqueous working environment were obtained. Scanning electron microscopy (SEM) was used for the surface characterization of these thin films. In order to evaluate its usability as an electrochromic material, spectral changes and color transitions accompanying redox processes were investigated. Therefore, determining the electrochemical properties of the synthesized complex is very important in determining its usability in these different technological fields.