Гетерометалічний поліоксометалатний комплекс формули {[cu(bpy)2]2[cu(bpy)(н2o)2][р2мо5о23]}•5н2о(bру-2,2′-дипіридил) як речовина, що має фотовольтаїчні властивості

Реферат: Винахід належить до галузі хімічної технології і стосується координаційних сполук, які можуть бути застосовані як фотоелектричні перетворювачі сонячної енергії в сонячних елементах. Гетерометалічний поліоксометалатний комплекс формули UA 114154 C2 (12) UA 114154 C2 {[Cu(bpy)2]2[Cu(bpy)(H2O)2][Р2Мо5О23]}•5Н2О(bру-2,2'-дипіридил) може бути використаний як речовина, що має фотовольтаїчні властивості. UA 114154 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі хімічної технології і стосується різнометалічних комплексних сполук, придатних для виготовлення фотопровідних середовищ при виробництві фотоелектричних перетворювачів сонячної енергії. Найбільш близьким за складом та призначенням до запропонованого є різнометалічний комплекс формули [Са{Сu(НL)2}2]І2 (HL - монодепротонований залишок від Н2L - продукту конденсації 3-метоксисаліцилового альдегіду і моноетаноламіну) [1]. Основним недоліком відомої сполуки є не достатньо високі фотовольтаїчні властивості. В основу винаходу поставлено задачу пошуку нового комплексу, який мав би кращі фотовольтаїчні властивості. Поставлена задача вирішена шляхом синтезу гетерометалічного поліоксометалатного комплексу формули {[Cu(bpy) 2]2[Cu(bpy)(H2O)2][Р2Мо5О23]}•5Н2О і застосуванням його як речовини, що має фотовольтаїчні властивості. Саме такий склад комплексу виражає сукупність суттєвих ознак, необхідних і достатніх для досягнення технічного результату - підвищення фотовольтаїчних властивостей. Одержання комплексу в лабораторних умовах проводять, як правило, з використанням магнітної мішалки. В реактор вносять вихідні речовини, приливають розчинник і реакційну суміш нагрівають при постійному перемішуванні до закінчення реакції. Якщо цільовий продукт не виділяється із реакційної суміші, то його вилучають відомими прийомами. Винахід ілюструється прикладом. Синтез {[Cu(bpy)2]2[Cu(bpy)(H2O)2][Р2Мо5О23]}•5Н2О. Комплекс утворюється за такою реакцією: 0 3Cu +5bpy+2(NH4)2HPO4+5/7(NH4)6Mo7O24+13/7Н2О + 3/2О2   {[Cu(bpy)2]2[Cu(bpy)(H2O)2][P2Mo5O23]}•5H2O+58/7NH3. У реактор вносять 0,025 г (0,4 ммоль) металічної міді, 0,125 г (0,8 ммоль) bру, 0,053 г (0,4 ммоль) амонію гідрофосфату та 0,173 г (0,14 ммоль) амонію парамолібдату, приливають 15 мл Н2О і нагрівають при постійному перемішуванні та температурі 65 °C протягом 20-25 хв. до повного розчинення міді та зміни забарвлення розчину з коричневого на блакитне. Цільовий продукт у вигляді кристалів блакитного кольору випадає з одержаного розчину через 1-2 доби. Вихід цільового продукту складає 0,22 г (79 %). Знайдено, %: Сu=9,6; С = 30,0; N=7,2; Н - 2,5. Розраховано, %: Сu=9,50; С = 29,92; N=6,98; Н = 2,71. -1 ІЧ спектр (табл. з КВr, см ): 3430 ш., 3260 пл., 3108 сл., 3077 сл., 3061 сл., 3033 сл., 2921 сл., 2887 сл., 2854 сл., 1628 пл., 1601 сер., 1569 сл., 1543 сл., 1523 сл., 1492 сл., 1472 сл., 1442 сер., 1383 сл., 1314 сл., 1284 сл., 1250 сл., 1229 сл., 1175 пл., 1157 сл., 1124 пл., 1107 сер., 1058 пл., 1043 сер., 1029 сер., 1014 сер., 960 сл., 913 д.с, 889 пл., 767 с, 731 с, 688 с, 573 сл., 535 сл., 496 сл., 467 сл., 443 сл., 421 сл. Склад комплексу підтверджено результатами рентгеноструктурного аналізу. Фотовольтаїчні властивості полімерних плівкових композитів (ППК) запропонованого комплексу порівнювали з властивостями відомого комплексу [Ca{Cu(HL)2}2]I2. Для одержання ППК, які використовувались далі для вимірювання електричного потенціалу їх вільної поверхні, готували суспензію комплексу в хлористому метилені, що містив полівінілбутираль (ПВБ). Наважку комплексу розраховували таким чином, щоб концентрація комплексу в плівці ПВБ складала 33 %. Приготовану таким чином суспензію наносили на скляну пластину, покриту прозорим електропровідним шаром SnO2:In2O3. Після утворення плівки ППК висушували при кімнатній температурі протягом 24 год., а потім в сушильній шафі при температурі 80 °C протягом 48 год. Товщина плівки полімерного композиту складала 2,0-2,2 мкм. В приготовлених зразках вимірювали величину електричного потенціалу (V p) поверхні плівок композитів до опромінення світлом, його зміну під час опромінення і після вимкнення світла. При цьому визначали максимальне значення потенціалу (Vрmах) поверхні плівки. Для визначення фотовольтаїчних характеристик застосовано методику вимірювання потенціалу поверхні з використанням динамічного зонду (метод Кельвіна) [2], яка виключає вплив на фотопроцеси в ППК контактної різниці потенціалу, що виникає у зразках сендвіч-структур з електродами із різних матеріалів. Як зонд використана алюмінієва пластина діаметром 4 мм. Частота коливання зонду складала 4 кГц. Для опромінення зразків використовували світлодіод з максимумом інтенсивності випромінювання на довжині хвилі 650 нм, яка знаходиться в області сонячного випромінювання. Сила світла випромінювання світлодіоду - 30 кд. Відстань між світлодіодом та скляною поверхнею зразка - 0,5 мм, що забезпечувало інтенсивність 2 опромінення в активну область зонда зі сторони прозорого електроду ІТО 40 Вт/м . Кінетику зміни Vp реєстрували за допомогою запам'ятовуючого осцилографа Tektronix TDS1001В. Всі 1 UA 114154 C2 5 виміри проведені при кімнатній температурі, яка передбачає практичне використання фотовольтаїчних перетворювачів. Результати дослідження властивостей запропонованого та відомого комплексів наведені в таблиці і показують, що фотовольтаїчні властивості комплексу {[Cu(bpy)2]2[Cu(bpy)(H2O)2][P2Mo5O23]}•5H2O зростають на ~ 46 %, у порівнянні з прототипом. Таблиця Характеристики зразків фотоелектричних перетворювачів, що містять ППК із запропонованим та відомим комплексами. Комплекс [Са{Сu(НL)2}2]І2 (прототип) {[Cu(bpy)2]2[Cu(bpy)(H2O)2][P2Mo5O23]}•5H2O 10 15 Vрmах, мВ 120±12 175±10 Джерела інформації: 1. Гетерометалічний комплекс формули [Ca{Cu(HL)2}2]I2 (HL - монодепротонований залишок від H2L - продукту конденсації 3-метоксисаліцилового альдегіду і моноетаноламіну), як речовина, що має фотовольтаїчні властивості. Кокозей В.М., Давиденко М.О., Петрусенко С.Р., Студзинський С.Л., Давиденко І.І., Плюта Н.І. Патент України на винахід № 110570. Опубліковано 12.01.2016, Бюл. № 1. 2. Nonnenmacher M., O'Boyle M.P., Wickramasinghe H.K. Kelvin probe force microscopy // Appl. Phys. Lett. 1991, V. 58, P. 2921-2923. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Гетерометалічний поліоксометалатний {[Cu(bpy)2]2[Cu(bpy)(H2O)2][Р2Мо5О23]}•5Н2О(bру-2,2'-дипіридил) фотовольтаїчні властивості. комплекс як речовина, формули що має Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2