Гетерометалічний комплекс формули [ca{cu(hl)2}2]i2, де hl – монодепротонований залишок від н2l – продукту конденсації 3-метоксисаліцилового альдегіду і моноетаноламіну, як речовина, що має фотовольтаїчні властивості

Реферат: Гетерометалічний комплекс формули [Ca{Cu(HL)2}2]I2, де HL - монодепротонований залишок від H2L - продукту конденсації 3-метоксисаліцилового альдегіду і моноетаноламіну, як речовина, що має фотовольтаїчні властивості. UA 110570 C2 (12) UA 110570 C2 UA 110570 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі хімічної технології і стосується координаційних сполук, які можуть бути застосовані як фотоелектричні перетворювачі сонячної енергії в сонячних елементах. Найбільш близькою сполукою до запропонованої за складом та призначенням є гетерометалічний комплекс формули [Cu3Mn(L')4(CH3OH)3]2[Mn(NCS)4]2CH3OH (L' депротонований залишок від H2L - продукту конденсації саліцилового альдегіду і моноетаноламіну) [1]. Одним з недоліків цієї сполуки є не достатньо високі фотовольтаїчні властивості. В основу винаходу поставлено задачу пошуку комплексних сполук з вищими фотовольтаїчними властивостями. Поставлена задача вирішена шляхом синтезу гетерометалічного комплексу формули [Ca{Cu(HL)2}2]I2 (HL - монодепротонований залишок від H2L продукту конденсації 3метоксисаліцилового альдегіду і моноетаноламіну). Саме такий склад сполуки виражає сукупність суттєвих ознак, необхідних і достатніх для досягнення технічного результату підвищення фотовольтаїчних властивостей. Одержання цільового продукту в лабораторних умовах проводять, як правило, в реакторі, обладнаному мішалкою та нагрівачем. В реактор, що містить неводний розчинник, вносять вихідні речовини і реакційну суміш нагрівають при постійному перемішуванні до закінчення реакції. Температуру процесу вибирають з врахуванням температури кипіння розчинника. Цільовий продукт вилучають з реакційної суміші відомими прийомами. Винахід ілюструється прикладом. Синтез [Ca{Cu(HL)2}2]I2. Комплекс утворюється за такою реакцією: 0 2Сu +СаО+4H2L+2NH4I+О2[Ca{Cu(HL)2}2]I2+2NH3+3Н2О; HL - монодепротонований залишок від H2L - продукту конденсації 3-метоксисаліцилового альдегіду і моноетаноламіну. У реактор, що містить 30 мл метилового спирту, вносять 0,064 г (1 ммоль) металічної міді, 0,112 г (2 ммоль) СаО, 0,601 г (4 ммоль) о-ваніліну, 0,24 мл (4 ммоль) моноетаноламіну, 0,29 г (2 ммоль) NH4I і нагрівають при постійному перемішуванні та температурі 50-60 °C протягом 4 год. до повного розчинення порошку металічної міді. Кристали зеленого кольору випадають з одержаного розчину через 1 добу. Вихід цільового продукту складає 0,43 г (71,7 %). Знайдено, %: Са=3,9; Сu=10,7; С=40,8; N=6,9; N=4,6; Н=4,7. Розраховано, %: Са=3,35; Сu=10,61; С=40,11; N=4,68; Н=4,04. Кристалічна будова. Кристалічна будова комплексу встановлена методом рентгеноструктурного аналізу (дифрактометр Xcalibur-3, CCD-детектор, -сканування). Структура вирішена прямим методом з врахуванням поляризаційного фактора та фактора Лоренца, а також поглинання кристалу. При цьому неводневі атоми було уточнено в анізотропному наближенні. Розподіл металів за позиціями практично у всіх випадках був підтверджений даними рентгеноструктурного експерименту (мінімальні теплові параметри для обраної комбінації металів). Положення атомів водню розраховані геометрично та уточнені за моделлю "вершника" з Uiзо-nUeкв неводневого атома (n=1,5 для молекул води та метильних груп, n=1,2 для всіх інших випадків). Основу кристалічної ґратки гетерометалічного комплексу складають йодидні аніони та 2+ триядерний двозарядний комплексний катіон [Са{Сu(НL)2}2] , утворення якого можна розглядати, як результат координації двох нейтральних молекул Cu(HL)2 до іона кальцію (Фіг. 1). При цьому молекули Cu(HL)2 виступають як чотиридентатні ліганди хелатного типу. Координаційним поліедром кальцію є викривлена двошапкова тригональна призма з координаційним числом 8, координаційні числа атомів купруму дорівнюють 4 та 5 (Фіг. 2). Фотовольтаїчні властивості. Фотовольтаїчні властивості досліджували в плівках полімерного композиту (полівінілбутиралю). Для одержання плівок полімерного композиту, які використовувались далі для вимірювання електричного потенціалу їх вільної поверхні, окремо в диметилформаміді готували розчини комплексу та полівінілбутиралю, які змішували і одержували розчин, що містив 33 % комплексу. Одержаний таким чином розчин поливали на скляну пластину, покриту прозорим електропровідним шаром SnO2:In2O3. Після поливу і утворення плівки зразок висушували в сушильній шафі при температурі 80 °C протягом 4-х діб. Товщина плівки полімерного композиту складала 2,0-2,2 мкм. В приготовлених зразках вимірювали: спектри оптичної густини, величину електричного потенціалу (Vp) поверхні плівок композитів до опромінення світлом, його зміну під час 1 UA 110570 C2 5 10 опромінення і післявимкнення світла. При цьому визначали максимальне значення потенціалу поверхні плівки (Vpmax). Для визначення фотовольтаїчних характеристик застосовано методику вимірювання потенціалу поверхні з використанням динамічного зонда [2]. Як зонд використана срібна пластина діаметром 4 мм. Частота коливання зонда 4 кГц. Для опромінення зразків використовували світлодіод з максимумом інтенсивності випромінювання на довжині хвилі 580 нм. Сила світла випромінювання світлодіода - 30 кд. Відстань між світлодіодом та скляною поверхнею зразка становила 0,5 мм. Кінетику зміни Vp реєстрували за допомогою запам'ятовуючого осцилографа Tektronix TDS1001B. Всі виміри проведені при кімнатній температурі, при якій передбачається практичне використання фотовольтаїчних перетворювачів. Результати дослідження фотовольтаїчних властивостей запропонованого та відомого комплексів, які наведені в таблиці, свідчать про кращі властивості комплексу [Ca{Cu(HL)2}2]I2, а саме величина Vрmах, у порівнянні з прототипом, зростає приблизно втричі. Таблиця Фотовольтаїчні властивості прототипу та запропонованого комплексу Комплекс [Cu3Mn(L')4(CH3OH)3]2[Mn(NCS)4]2CH3OH (прототип) [Ca{Cu(HL)2}2]I2 Vpmax, мB 45±4 120±12 15 20 Джерела інформації: 1. Гетерометалічний комплекс формули [Сu3Мn(L)4(СН3ОН)3]2[Мn(NСS)4]2СН3ОН, де L депротонований залишок від H2L - продукту конденсації саліцилового альдегіду і моноетаноламіну, як речовина, що має фотовольтаїчні властивості. Патент України № 105873, 2014. Бюл. № 12. 2. Nonnenmacher М.// Appl. Phys. Lett. 1991, V. 58, P. 2921-2923. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 1. Гетерометалічний комплекс формули [Ca{Cu(HL)2}2]I2, де HL - монодепротонований залишок від H2L - продукту конденсації 3-метоксисаліцилового альдегіду і моноетаноламіну. 2. Застосування комплексу за п. 1 як речовини, що має фотовольтаїчні властивості. 2 UA 110570 C2 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 3