Μεταλλοπορφυρίνες και Carbon-dots για την φωτοκαταλυτική παραγωγή Η2
| dc.contributor.author | Αχιλλέως, Κατερίνα | el |
| dc.contributor.author | Achilleos, Katerina | en |
| dc.date.accessioned | 2023-09-06T07:34:40Z | |
| dc.date.available | 2023-09-06T07:34:40Z | |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/33048 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.12847 | |
| dc.rights | Attribution 3.0 United States | * |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Πορφυρίνες | el |
| dc.subject | Νανοτελείες άνθρακα | el |
| dc.subject | Φωτοκαταλυτική παραγωγή υδρογόνου | el |
| dc.subject | Porphyrins | en |
| dc.subject | NC-dots | en |
| dc.subject | Photocatalytic Hydrogen production | en |
| dc.title | Μεταλλοπορφυρίνες και Carbon-dots για την φωτοκαταλυτική παραγωγή Η2 | el |
| dc.title | Metatalloporphyrins and Carbon-dots for photocatalytic Η2 production | en |
| dc.type | masterThesis | en |
| dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | * |
| heal.abstract | Την σύγχρονη εποχή η ενέργεια είναι σε τέτοιο βαθμό συνυφασμένη με την καθημερινή μας ζωή που μόνο η έλλειψή της καθιστά πρόδηλη την αναγκαιότητά της. Ο πλανήτης βρίσκεται εν μέσω μίας ταχείας συνεχόμενης παγκόσμιας ενεργειακής κρίσης, αφού αναπόφευκτα η οποιαδήποτε υλιστική και μη ανθρώπινη ενέργεια απαιτεί την παραγωγή και κατανάλωση ενέργειας. Τα ενεργειακά νομίσματα που χρησιμοποιούνται εκτεταμένα για την κάλυψη των περισσότερων ενεργειακών αναγκών είναι τα ορυκτά καύσιμα, τα οποία είναι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και χρειάζονται μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστούν. Ως εκ τούτου, η ενεργειακή κρίση δίνει το έναυσμα και την ώθηση για τη περαιτέρω ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, με το παγκόσμιο δυναμικό τους να αναμένεται σχεδόν να διπλασιασθεί την επόμενη πενταετία. Μεταξύ των διαθέσιμων πηγών ενέργειας, η ηλιακή είναι η πιο υποσχόμενη και σε μεγαλύτερη αφθονία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη παραγωγή καύσιμου υδρογόνου, το οποίο αποτελεί το ενεργειακό καύσιμο του μέλλοντος δίνοντας λύση στο πρόβλημα της παγκόσμιας ενεργειακής κρίσης. Η φωτοκαταλυτική παραγωγή υδρογόνου (H2) αποτελεί μια αποτελεσματική μέθοδο για την μετατροπή του νερού σε καύσιμο υδρογόνο. Ένα σύστημα φωτοκαταλυτικής παραγωγής υδρογόνου αποτελείται από τον φωτοευαισθητοποιητή (PS), τον καταλύτη (CAT) και τον θυσιαστικό δότη ηλεκτρονίων (SED). Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, αρχικά, μελετήθηκε η φωτοκαταλυτική παραγωγή υδρογόνου έξι καταλυτών κοβαλτίου CoTSC-OCH3(NCS), CoTSC-Ph-(NCS), CoTSC-SCH3(NCS), CoTSC-N(CH3)2(NCS), CoTSC-N(CH3)2CN(NCS) και CoTSC-CN(NCS) με φωτοευαισθητοποιητές τα Nitrogen doped Carbon Dots (NC-Dots), καθώς επίσης πραγματοποιήθηκε και μελέτη εύρεσης της βέλτιστης συγκέντρωσης του καλύτερου από αυτούς συναρτήσει του αριθμού των φωτοκαταλυτικών κύκλων (TONs). Το πιο αποδοτικό φωτοκαταλυτικό σύστημα βρέθηκε να είναι αυτό των 100 nmol του καταλύτη CoTSC-N(CH3)2CN(NCS), δίνοντας περίπου 750 φωτοκαταλυτικούς κύκλους (TONs). Στην συνέχεια, πραγματοποιήθηκε η παρασκευή των πορφυρινών H2-TCPP, Zn-TCPP, 2(OH)-Sn-TCPP και Pt TCPP, οι οποίες χαρακτηρίστηκαν πλήρως με φασματομετρία μάζας με τη μέθοδο ιοντισμού εκρόφησης υποβοηθούμενου από μήτρα (MALDI-TοF), φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού (UV-Vis), φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού ( 1H-NMR) και φασματοσκοπία υπερύθρου (FT-IR). Επίσης, έγινε η σύνθεση των NC-Dots, τα οποία χαρακτηρίστηκαν πλήρως και αυτά με φασματοσκοπία UV-Vis, φθορισμού, 1H-NMR, FT-IR και Kaiser Test. Έπειτα, έλαβε χώρα η σύζευξη των υβριδίων πορφυρινών με τα NC-Dots: 2H TCPP-NC-Dots, Zn-TCPP-NC-Dots, 2(OH)-Sn-TCPP-NC-Dots και Pt-TCPP-NC-Dots και χαρακτηρίστηκαν με φασματοσκοπία UV-Vis, φθορισμού, 1H-NMR, FT-IR, Kaiser Test και ηλεκτρονική φασματοσκοπία σάρωσης (SEM). Τέλος, πραγματοποιήθηκε η μελέτη του βέλτιστου φωτοκαταλυτικού συστήματος α) των υβριδίων : 2H-TCPP NC-Dots και Zn-TCPP-NC-Dots ως φωτοευαισθητοποιητών, σε διαφορετικές συγκεντρώσεις (nmol) καταλυτών κοβαλτίου CoTSC-N(CH3)2CN(NCS) και Cat-Co(III)1), β) του υβριδίου 2(OH)-Sn-TCPP-NC-Dots,ως φωτοευαισθητοποιητή, με διαφορετικές συγκεντρώσεις καταλύτη κοβαλτίου Cat-Co(III)1 και γ) του υβριδίου Pt-TCPP-NC-Dots ως φωτοκαταλύτη με και χωρίς την παρουσία του καταλύτη Cat-Co(III)1. Στην α) περίπτωση το πιο αποδοτικό φωτοκαταλυτικό σύστημα ήταν αυτό των 100 nmol του καταλύτη CoTSC-N(CH3)2CN(NCS), δίνοντας 310 TONs, στην β) ήταν αυτό των 10 nmol του καταλύτη Cat-Co(III)1, δίνοντας 366 ΤΟΝs και στην γ) όσο αφορά το συνολικό σύστημα ήταν αυτό των 10 nmol καταλύτη Cat-Co(III)1, δίνοντας 734 ΤΟΝs και ,όσο αφορά μmol H2, αυτό των 100 nmol καταλύτη Cat-Co(III)1, δίνοντας 22 μmol H2. Επίσης, στην γ) περίπτωση επιβεβαιώθηκε η φωτοκαταλυτική δράση του υλικού Pt-TCPP-NC-Dots με και χωρίς την προσθήκη του καταλύτη κοβαλτίου, καθώς παρατηρήθηκε και πως όσο αυξάνουμε την ποσότητα του καταλύτη κοβαλτίου, τόσο αυξάνονται τα μmol H2, τα οποία παράγονται. Συνολικά, το πιο αποδοτικό φωτοκαταλυτικό σύστημα το οποίο μελετήθηκε μεταξύ των υβριδίων 2H-TCPP-NC-Dots, Zn-TCPP-NC-Dots, 2(OH)-Sn-TCPP-NC-Dots και Pt TCPP-NC-Dots και του καταλύτη Cat-Co(III)1 είναι αυτό με τον συνδυασμό του υβριδίου Pt-TCPP-NC-Dots και των 10 nmol καταλύτη. | el |
| heal.abstract | Nowadays, energy is so intertwined with our daily lives, that only its lack, makes its necessity obvious. The planet is in the midst of a rapid ongoing global energy crisis, since inevitably any materialistic and non-human energy requires the production and consumption of energy. The energy currencies used extensively to meet most energy needs are fossil fuels, which are non-renewable energy sources and take a hundred million years to form. As a result, the energy crisis, is sparking and impetus for the further development of renewables, with their global potential expected to almost double in the next five years. Among the available energy sources, solar is the most promising and most abundant. It can be used to produce hydrogen fuel, which is the energy fuel of the future, providing a solution to the problem of the global energy crisis. Photocatalytic production of hydrogen (H2) is an efficient method for converting water into hydrogen fuel. A photocatalytic hydrogen generation system consists of the photosensitizer (PS), catalyst (CAT) and sacrificial electron donor (SED). In this postgraduate thesis, initially, the photocatalytic hydrogen production of six cobalt catalysts CoTSC OCH3(NCS), CoTSC-Ph-(NCS), CoTSC-SCH3(NCS), CoTSC-N(CH3)2(NCS), CoTSC-N(CH3)2CN(NCS) and CoTSC-CN(NCS) was studied with photosensitizers Nitrogen doped Carbon Dots (NC-Dots), as well as a study to find the optimal concentration of the best of them as a function of the number of photocatalytic cycles (TONs). The most efficient photocatalytic system was found to be that of 100 nmol of the CoTSC-N(CH3)2CN catalyst (NCS), giving about 750 photocatalytic cycles (TONs). Subsequently, the preparation of the porphyrins H2-TCPP, Zn-TCPP, 2(OH)-Sn-TCPP and Pt-TCPP was carried out, which were fully characterized by mass spectrometry using the matrix-assisted desorption ionization method (MALDI-ToF), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR) and infrared spectroscopy (FT-IR). NC-Dots were also synthesized, which were fully characterized by UV-Vis, fluorescence, 1H-NMR, FT-IR and Kaiser Test spectroscopy. Next, the pairing of porphyry hybrids with NC-Dots took place: 2H-TCPP-NC-Dots, Zn-TCPP-NC-Dots, 2(OH)-Sn-TCPP-NC-Dots and Pt-TCPP-NC-Dots and characterized by UV-Vis, fluorescence, 1H-NMR, FT-IR, Kaiser Test and scanning electronic spectroscopy (SEM). Then, the hybrids of porphyrins were paired with NC-Dots: 2H-TCPP-NC-Dots, Zn-TCPP-NC-Dots, 2(OH)-Sn-TCPP-NC-Dots and Pt-TCPP-NC-Dots and characterized by UV-Vis, fluorescence, 1H-NMR, FT-IR, Kaiser Test and scanning electronic spectroscopy (SEM). Finally, the study of the optimal photocatalytic system was carried out a) the 2H-TCPP-NC-Dots and Zn-TCPP NC-Dots hybrids, as photosensitizers, at different concentrations (nmol) of cobalt catalysts CoTSC N(CH3)2CN(NCS) and Cat-Co(III)1), b) the 2(OH)-Sn-TCPP-NC-Dots hybrid, as a photosensitizer, with different concentrations of Cat-Co(III)1 cobalt catalyst and c) the Pt-TCPP-NC-Dots hybrid as a photocatalyst with and without the presence of the Cat-Co(III)1 catalyst. In a) case the most efficient photocatalytic system was that of 100 nmol of the catalyst CoTSC-N(CH3)2CN(NCS)), giving 310 TONs, in b) it was that of 10 nmol of the catalyst Cat-Co(III)1, giving 366 TONS and in c) in terms of the total system it was that of 10 nmol catalyst Cat-Co(III)1, giving 734 TONS and , in terms of μmol H2, that of 100 nmol catalyst Cat-Co(III)1, giving 22 μmol H2. Also, in case c) the photocatalytic activity of the material Pt-TCPP-NC-Dots was confirmed with and without the addition of the cobalt catalyst, as it was observed that as we increase the amount of cobalt catalyst, the μmol H2, which is produced, increases. Overall, the most efficient photocatalytic system studied between the hybrids 2H-TCPP-NC Dots, Zn-TCPP-NC-Dots, 2(OH)-Sn-TCPP-NC-Dots and Pt-TCPP-NC-Dots and the Cat-Co(III)1 catalyst is the one with the combination of the Pt-TCPP-NC-Dots hybrid and the 10 nmol catalyst. | en |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας | el |
| heal.academicPublisher | University of Ioannina, School of Physical Sciences, Department of Chemistry | en |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.access | free | el |
| heal.advisorName | Κουτσολέλος, Αθανάσιος | el |
| heal.classification | Ανόργανη βιολογική χημεία | el |
| heal.classification | Biological inorganic chemistry | en |
| heal.committeeMemberName | Κουτσολέλος, Αθανάσιος | el |
| heal.committeeMemberName | Λαδωμένου, Καλλιόπη | el |
| heal.committeeMemberName | Χατζηκακού, Σωτήριος | el |
| heal.dateAvailable | 2023-09-06T07:35:42Z | |
| heal.fullTextAvailability | true | |
| heal.language | el | el |
| heal.numberOfPages | 122 σ. | el |
| heal.publicationDate | 2023-07-17 | |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών | el |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
Αρχεία
Πρωτότυπος φάκελος/πακέτο
1 - 1 of 1
Φόρτωση...
- Ονομα:
- M.E. Αχιλλέως Κατερίνα 2023.pdf
- Μέγεθος:
- 7.36 MB
- Μορφότυπο:
- Adobe Portable Document Format
- Περιγραφή:
Φάκελος/Πακέτο αδειών
1 - 1 of 1
Φόρτωση...
- Ονομα:
- license.txt
- Μέγεθος:
- 3.22 KB
- Μορφότυπο:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Περιγραφή: