Niekowalencyjne nanohybrydy tlenek grafenu/barwnik: synteza, badania spektroskopowe, strukturalne oraz ocena ich aktywności fotokatalitycznej
Loading...
Date
2023
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Noncovalent nanohybrids graphene oxide/dye: synthesis, spectroscopic, structural research and evaluation of their photocatalytic activity
Abstract
W literaturze brakuje szczegółowych badań nad mechanizmem przeniesienia energii/elektronu z wzbudzonej cząsteczki sensybilizatora na arkusz tlenku grafenu (GO) w niekowalencyjnych nanohybrydach. Badania te są niezbędne do poznania możliwości tych nanomateriałów, co w późniejszym czasie wpłynie na świadome i skuteczniejsze projektowanie nanohybryd o pożądanych właściwościach. W niniejszej pracy doktorskiej przeprowadzono badania nad niekowalencyjnymi nanohybrydami tlenku grafenu z następującymi barwnikami: mezo-tetrakis(4-hydroksyfenylo)porfiryną, mezo-tetrakis(4-hydroksyfenylo)porfiryną cynku i eozyną Y. Zastosowano szereg pomiarów z wykorzystaniem stacjonarnej i czasowo-rozdzielczej spektroskopii absorpcyjnej i emisyjnej, mających na celu charakterystykę nanohybryd barwnik- tlenek grafenu i ustalenie mechanizmu przeniesienia energii/elektronu z wzbudzonej cząsteczki sensybilizatora na arkusz GO. W trakcie badań zaobserwowano zjawisko przeniesienia elektronu ze wzbudzonego stanu singletowego porfiryny na GO. Przedstawiono i omówiono poprawną metodologię przeprowadzania eksperymentów emisyjnych dla materiałów opartych na grafenie i jego pochodnych. Ponadto, badania wskazały na istotność optymalizacji procesu przygotowania zawiesiny GO do badań fotokatalitycznych i konieczność monitorowania grubości płatków GO w wodnej zawiesinie.
In the literature there is a lack of detailed research on the mechanism of energy/electron transfer from the excited molecule of the sensitizer to the graphene oxide (GO) sheet in noncovalent nanohybrids. These studies are necessary to understand in detail spectroscopic properties of such nanohybrids which will later affect the conscious and more effective design of nanomaterials with the desired properties. In this doctoral thesis, noncovalent nanohybrids of GO were researched with the following dyes: meso-tetra(4-hydroxyphenyl) porphyrin, meso-tetra(4-hydroxyphenyl) zinc porphyrin and eosin Y. Series of steady-state and time-resolved absorption and emission spectroscopy measurements were conducted to characterize the interaction between the dye and GO sheets in nanohybrid and to determine the energy/electron transfer mechanism from the excited porphyrin to the GO sheet. The research showed that the photoinduced electron transfer process from the singlet excited state of the porphyrin to GO takes place. Also, the proper methodology of conducting meaningful emission experiments were demonstrated in the presence of graphene type materials. In addition, the research pointed to the importance of the optimization of the preparation of the GO suspension for photocatalytic research and necessity of monitoring efficiency of the exfoliation of the GO flakes in the aqueous suspension.
In the literature there is a lack of detailed research on the mechanism of energy/electron transfer from the excited molecule of the sensitizer to the graphene oxide (GO) sheet in noncovalent nanohybrids. These studies are necessary to understand in detail spectroscopic properties of such nanohybrids which will later affect the conscious and more effective design of nanomaterials with the desired properties. In this doctoral thesis, noncovalent nanohybrids of GO were researched with the following dyes: meso-tetra(4-hydroxyphenyl) porphyrin, meso-tetra(4-hydroxyphenyl) zinc porphyrin and eosin Y. Series of steady-state and time-resolved absorption and emission spectroscopy measurements were conducted to characterize the interaction between the dye and GO sheets in nanohybrid and to determine the energy/electron transfer mechanism from the excited porphyrin to the GO sheet. The research showed that the photoinduced electron transfer process from the singlet excited state of the porphyrin to GO takes place. Also, the proper methodology of conducting meaningful emission experiments were demonstrated in the presence of graphene type materials. In addition, the research pointed to the importance of the optimization of the preparation of the GO suspension for photocatalytic research and necessity of monitoring efficiency of the exfoliation of the GO flakes in the aqueous suspension.
Description
Wydział Chemii
Sponsor
Keywords
porfiryna, tlenek grafenu, nanohybryda, fotokataliza, fotoindukowane przeniesienie elektronu, porphyrin, graphene oxide, nanohybrid, photocatalysis, photoinduced electron transfer