Orientador: André Sarto Polo. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós graduação em Ciência e Tecnologia - Química, 2011.

Orientador: Prof. Dr. André Sarto Polo / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência & Tecnologia - Química, 2014. / O trabalho desenvolvido teve como foco sintetizar compostos tris-heterolepticos de rutenio(II), o cis-[Ru(phen)(dcbH2)(NCS)2], o cis-[Ru(Me2-phen)(dcbH2)(NCS)2] e o cis-[Ru(Ph2-phen)(dcbH2)(NCS)2]. Estes compostos foram sintetizados pela rota one-pot que forneceu rendimentos superiores a 60%. A escolha dos substituintes nas posicoes 4 e 7 da fenantrolina foram feitas com o intuito de analisar o efeito causado por um grupo retirador de eletrons (Ph - fenila) e por um grupo doador de eletrons (Me - metila). Os compostos sintetizados foram caracterizados por analise elementar, espectroscopia eletronica, espectroscopia vibracional, emissao e ressonancia magnetica nuclear de 1H. Pelo espectro vibracional constatou-se que o aumento da densidade eletronica causado pelo grupo doador de eletrons desloca o ¿Þ(CN)NCS para uma regiao de maior energia e apresenta um efeito contrario para o grupo retirador de eletrons. Com o auxilio da ressonancia magnetica nuclear de 1H foi possivel comparar os sinais dos protons H2 e verificou-se que o composto com o substituinte com o grupo doador de eletrons foi deslocado para campo alto em relacao ao composto com o substituinte com o grupo retirador de eletrons. Os grupos substituintes influenciam muito pouco nas propriedades eletronicas dos compostos sintetizados. Os espectros de emissao dos compostos apresentam bandas largas e nao estruturadas, tipicas de emissao proveniente do estado thexi 3MLCT. Os tres compostos foram utilizados como corantes sensibilizadores de celulas solares. Com este trabalho observou-se que pela escolha adequada dos grupos substituintes e possivel modular as propriedades dos corantes sensibilizadores. O desempenho fotoeletroquimico foi avaliado por testes de curvas de corrente potencial e apresentaram os seguintes resultados: cis-[Ru(phen)(dcbH2)(NCS)2]: Voc = 0,733 V, Jsc = 8,67 mA cm-2, ff = 0,61 e £b = 3,78%; cis-[Ru(Me2-phen)(dcbH2)(NCS)2]: Voc = 0,683 V, Jsc = 12,72 mA cm-2, ff = 0,55 e £b = 4,60%; cis-[Ru(Ph2-phen)(dcbH2)(NCS)2]: Voc = 0,738 V, Jsc = 13,28 mA cm-2, ff = 0,63 e £b = 6,18%. / The developed work focused on synthesizing compounds tris-heteroleptic ruthenium(II), cis-[Ru(phen)(dcbH2)(NCS)2], cis-[Ru(Me2-phen)(dcbH2)(NCS)2] and were synthesized cis-[Ru(Ph2-phen)(dcbH2)(NCS)2]. These compounds were synthesized by one-pot route which provided higher yields at 60%. The choice of the substituents at positions 4 and 7 of phenanthroline were made in order to analyze the effect caused by an electron withdrawing group (Ph - phenyl) and an electron donating group (Me - methyl). The synthesized compounds were characterized by elemental analysis, electronic spectroscopy, vibrational spectroscopy, emission and 1H nuclear magnetic resonance. For the vibrational spectrum it was found that increasing the electron density caused by the electron donating group displaces the ¿Þ(CN)NCS for a higher energy region and has an opposite effect to the electron withdrawing group. With the aid of 1H nuclear magnetic resonance was possible to compare the signals of the protons H2, and it was found that the compound of the substituent with electron donating group was shifted upfield compared to the compound with the substituent withdrawing group electrons. The substituent groups very little influence on the electronic properties of the synthesized compounds. Emission spectra of the compounds show broad and unstructured bands, typical of emission from the 3MLCT thexi state. The three compounds were used as sensitizing dyes of solar cells. With this work it was observed that with the appropriate choice of substituents is possible to modulate the properties of the dyes. The photoelectrochemical performance was evaluated by testing current and potential curves showed the following results: cis-[Ru(phen)(dcbH2)(NCS)2]: Voc = 0.733 V, Jsc = 8.67 mA cm- 2, ff = 0.61 and £b = 3.78 %; cis-[Ru(Me2-phen)(dcbH2)(NCS)2]: Voc = 0.683 V, Jsc = 12.72 mA cm-2, ff = 0.55 and £b = 4.60 %; cis-[Ru(Ph2-phen phen)(dcbH2)( NCS)2]: Voc = 0.738 V, Jsc = 13.28 mA cm-2, ff = 0.63 and ç = 6.18 % .

Orientador: Prof. Dr. André Sarto Polo / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2017. / Compostos polipiridínicos de rutênio(II) apresentam características favoráveis para serem utilizados em processos de conversão de energia solar, como a ampla e intensa absorção de luz na região visível. A engenharia molecular permite a sintonização dos níveis de energia destes complexos para que possam executar funções úteis com mais eficiência. Os compostos tris-heterolépticos de rutênio(II) são muito interessantes neste sentido, pois permitem avaliar como a utilização de diferentes ligantes altera as suas propriedades globais e permite modular seus níveis de energia. O presente trabalho insere-se nesse contexto, avaliando como grupos doadores ou retiradores de elétrons influenciam a cinética de formação, as propriedades químicas e o desempenho fotoeletroquímico em células solares sensibilizadas por corante (DSSCs - Dye-Sensitized Solar Cells) desse tipo de composto. É descrita a investigação da cinética de formação dos compostos cis- [Ru(R-phen)(dcbH2)(NCS)2], dcbH2 = ácido- -dicarboxílico- -bipiridina, avaliada de maneira a racionalizar o efeito do substituinte R nas posições 4 e 7 da 1,10- fenantrolina nas velocidades das reações e na distribuição dos isômeros de ligação. Também são descritas a síntese, purificação e caracterização dos compostos cis- [Ru(R-phen)(dcbH2)Cl2] e cis-[Ru(R-phen)(dcbH2)(NCS)2] e as mudanças observadas em suas propriedades espectroscópicas e eletroquímicas são discutidas em função dos diferentes substituintes da 1,10-fenantrolina. Os compostos cis- [Ru(R-phen)(dcbH2)(NCS)2] também foram usados como corantes sensibilizadores em DSSCs e a partir de experimentos fotoeletroquímicos os resultados foram interpretados relacionando-se a natureza do ligante R-phen e os processos que ocorrem nas células solares. Observou-se que mesmo pequenas mudanças estruturais nos ligantes R-phen podem acarretar em grandes mudanças nas propriedades e na formação dos compostos que funcionalizam nanomateriais como o TiO2. / Ruthenium(II) polypyridyl compounds have favorable characteristics for their use in solar energy conversion processes, such as their wide and intense light absorption in the visible region of the spectrum. Molecular engineering allows the tuning of the energy levels of these compounds in order to perform useful functions more efficiently. Ruthenium(II) tris-heteroleptic compounds are very interesting in this field since they can be employed to evaluate how changing the ligands modify their global properties and modulate their energy levels. This work aims to evaluate the influence of electron donating or withdrawing groups on the formation kinetics, chemical properties and photoelectrochemical performance of this type of compound in Dye- Sensitized Solar Cells (DSSCs). The investigation of the formation kinetics of cis- [Ru(R-phen)(dcbH2)(NCS)2] compounds, dcbH2 -dicarboxylic acid- - bipyridine, is described and evaluated in order to rationalize the effect of the R substituent on 4 and 7 positions of 1,10-phenanthroline on reaction rates and linkage isomer distribution. The synthesis, purification and characterization of the compounds cis-[Ru(R-phen)(dcbH2)Cl2] and cis-[Ru(R-phen)(dcbH2)(NCS)2] are also described and changes observed in their spectroscopic and electrochemical properties are discussed in terms of the different substituents of 1,10-phenanthroline. The cis- [Ru(R-phen)(dcbH2)(NCS)2] compounds were also employed as dye-sensitizers in DSSCs and from photoelectrochemical experiments the results were interpreted correlating the R-phen ligand structure and processes which occur in solar cells. It was observed that even small structural changes in R-phen ligands can result in wide changes in properties and formation of the compounds that functionalize nanomaterials such as TiO2.