Gümüş nanopartiküllerin yeşil kimya ile sentezi ve bazı ftalosiyanin bileşiklerinde fotovoltaik etkisinin incelenmesi
Synthesis of silver nanoparticles by green chemistry and investigation of photovoltaic effects on some phthalocyanine compounds
Yazar: ÖMER ÖDEMİŞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET SALİH AĞIRTAŞ
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Boya duyarlı güneş pilleri için ftalosiyanin bileşikleri önemli bir potansiyel
oluşturmaktadır. Bu amaçla yeni ftalosiyanin bileşikleri sentezlendi ve karakterize
edildi. Bu yeni ftalosiyanin bileşiklerin fotovoltaik özellikleri hem saf halde hem de
gümüş nanopartiküllerin katkılanması ile araştırıldı. Katkılamada kullanılan gümüş
nanopartiküller yeşil kimya yöntemi ile altı farklı tür bitki kullanılarak elde edilmiştir.
Gümüş nanopartiküllerin sentezinde kullanılan bitki türleri olan Helichrysum
italicum(yaprak)( HY-AgNP), Helichrysum italicum(çiçek)( HC-AgNP) Temmuz
ayında, Corydalis cava(CoV-AgNP), Nonea pulla(NP-AgNP), Chaerophyllum
macrospermum(CM-AgNP) ve Eremurus Spectabilis (ES-AgNP) Mayıs ayında doğadan
toplandı. Bitkiler kurutuldu ve belirli boyutlara kadar küçültüldü. Sonra bitkilerin
özütleri, ektraktsiyon yöntemiyle çıkartıldı. Bitki özleri, hazırlanan 1 mM AgNO3
çözeltisi ile 1:20 oranında karıştırılarak hem güvenilir hem de çevre dostu bir teknik olan
yeşil sentez yöntemiyle gümüş nanopartiküller sentezlendi. Sentezlenen HY-AgNP, HCAgNP, CoV-AgNP, NP-AgNP, CM-AgNP ve ES-AgNP'lerin yapısı UV-vis
spektroskopisi, XRD, FTIR, TEM gibi tekniklerle karakterize edildi.
Ftalosiyanin sentezleri için önce bir adet başlangıç maddesi olarak benzil 2-(2-
(3,4-disyanofenoksi) fenoksi) benzoat bileşiği(4) sentezlendi. Bu başlangıç bileşiğinin
çinko(II) klorür tuzu ile reaksiyonundan 2, 10, 16, 24-tetrakis (benzyl 2-(2-(3,4-
dicyanophenoxy) phenoxy) benzoate phthalocyaninato) zinc(II) (5) elde edildi. Bis (3-
kloropropanoat) ftalosiyaninato silisyum (IV) (6) bileşiği SiPcCl2 ile 3-kloropropiyonik
asidin reaksiyonundan elde edildi. Bis - (2-(4-metiltiyazol-5-il) etoksi) ftalosiyaninato
silisyum (IV) (7) bileşiği ise SiPcCl2 ve 4-metil-5-tiyazoletanol ile reaksiyonundan elde
edildi. Bu yeni ftalosiyanin bileşiklerinin karakterizasyonu FT-IR, UV-vis, Kütle ve
NMR spektroskopisi ile yapılmıştır.
Son aşamada ise ftalosiyaninlerin hazırlanan AgNP'ler ile katkılanarak elde edilen
hibrit karışımların saf ftalosiyanin bileşiklerine göre değişen fotovoltaik özellikleri
incelendi.
Anahtar kelimeler: AgNP, Boyaya duyarlı güneş pilleri, DSSC, Fotovoltaik
hücreler, Ftalosiyanin, Nanoteknoloji, Nanopartikül, Yeşil sentez

Abstract:
Phthalocyanine compounds constitute an important potential for dye-sensitised
solar cells. For this purpose, new phthalocyanine compounds were synthesised and
characterised. The photovoltaic properties of these new phthalocyanine compounds were
investigated both in pure form and by doping with silver nanoparticles. The silver
nanoparticles used in doping were obtained by green chemistry method using six different
types of plants.
The plant species used in the synthesis of silver nanoparticles, Helichrysum
italicum (leaf) (HY-AgNP), Helichrysum italicum (flower) (HC-AgNP) were collected
from nature in July, Corydalis cava (CoV-AgNP), Nonea pulla (NP-AgNP),
Chaerophyllum macrospermum (CM-AgNP) and Eremurus spectabilis (ES-AgNP) in
May. The plants were dried and reduced to certain sizes. The extracts of the plants were
then extracted by the extraction method. The plant extracts were mixed with the prepared
1 mM AgNO3 solution in a ratio of 1:20 and silver nanoparticles were synthesised by
green synthesis method, which is both reliable and environmentally friendly technique.
The structure of synthesised HY-AgNP, HC-AgNP, CoV-AgNP, NP-AgNP, CM-AgNP
and ES-AgNPs were characterised by UV-vis spectroscopy, XRD, FTIR, TEM.
Benzyl 2-(2-(3,4-dicyanophenoxy) phenoxy) benzoate compound (4) was
synthesised as a starting material for phthalocyanine synthesis. From the reaction of this
starting compound with zinc(II) chloride salt, 2, 10, 16, 24-tetrakis (benzyl 2-(2-(3,4-
dicyanophenoxy) phenoxy) benzoate phthalocyaninato) zinc(II) (5) was obtained. Bis(3-
chloropropanoate) phthalocyaninato silicon(IV) (6) was obtained from the reaction of
SiPcCl2 with 3-chloropropionic acid. Bis-(2-(4-methylthiazol-5-
yl)ethoxy)phthalocyaninato silicon (IV) (7) compound was obtained from the reaction of
SiPcCl2 and 4-methyl-5-thiazolethanol. These new phthalocyanine compounds were
characterised by FT-IR, UV-vis, mass and NMR spectroscopy.
In the last step, the photovoltaic properties of the hybrid mixtures obtained by
doping phthalocyanines with prepared AgNPs were investigated in comparison to pure
phthalocyanine compounds.
Keywords: AgNP, Dye-sensitised solar cells, DSSC, Photovoltaic cells,
Phthalocyanine, Nanotechnology, Nanoparticles, Green synthesis