Complexos de rutênio (II) contendo ligantes nitrogenados como fotossensibilizadores em células solares

Abstract

O presente trabalho contemplou a síntese e a caracterização espectroscópica de complexos pirazólicos de rutênio(II), usando como precursores o composto [RuCl2(DMSO)4] ou o sal de rutênio RuCl3.3H2O, dependendo do caso. Foram obtidas três séries de compostos inéditos: a primeira, contendo ligantes pirazólicos monodentados, de fórmula geral [RuCl2(DMSO)2L2] {L = HPz (A2), HdmPz (A3), HIdmPz (A4)}; a segunda série envolveu o uso do ligante pirazólico bidentado 3-(2’- piridil)pirazol, e pode ser representada por [RuX2(py-pzH)2].H2O {X = Cl (B1), NCS (B2)}; o terceiro conjunto de compostos apresenta o ligante 3,5-dicarboxipirazol (H3pzdc) e possui a fórmula geral [RuCl2(H3pzdc)2(L)].xH2O {L = bpy, x = 1 (C1); L = py-pzH, x = 2 (C2); L = phen, x = 2 (C3)}. Além dessas três séries de compostos foi obtido, também, o complexo [RuCl2(dcbpy)2].H2O (D1) contendo o ligante bidentado 4,4’-dicarboxi-2,2’-bipiridina (dcbpy), já conhecido da literatura. A motivação do trabalho está baseada na tentativa de utilização destes complexos pirazólicos de Ru(II) como fotossensibilizadores alternativos ao complexo de rutênio N3 (cisditiocianatobis( 2,2’-bipiridina-4,4’-ácido dicarboxílico)rutênio(II)) que vem sendo usado como sistema-modelo em células solares sensibilizadas por corante (DSSC). Por essa razão, o ligante 3,5-dicarboxipirazol (H3pzdc) foi utilizado na síntese dos compostos da série C1-C3, pois a literatura tem reportado que a presença de grupos carboxílicos no complexo, entre outros grupos de ancoragem, propicia uma adsorção adequada do corante na superfície do semicondutor. Os dados espectroscópicos (espectroscopia vibracional na região do IV, espectroscopia eletrônica e reflectância difusa na região do UV-Vis, espectroscopia de luminescência e espectroscopia de ressonância...

The principal goal of the present work was the synthesis and the spectroscopic characterization of ruthenium(II) pyrazolyl complexes, using as precursor the compound [RuCl2(DMSO)4] or the salt of ruthenium RuCl3.3H2O, depending on the case. Three inedit compounds series had been obtained: the first one, containing monodentate pyrazolyl ligands of the general formula [RuCl2(DMSO)2L2] {L = HPz (A2), HdmPz (A3), HIdmPz (A4)}; the second series involved the use of the bidentate ligand 3-(2'-pyridil)pyrazole, and can be represented by [RuX2(py-pzH)2].H2O {X = Cl (B1), NCS (B2)}; the third set of compounds contain the ligand pyrazole-3,5-dicarboxylic acid (H3pzdc) and has the general formula [RuCl2(H3pzdc)2(L)].xH2O {L = bpy, x = 1 (C1); L = py-pzH, x = 2 (C2); L = phen, x = 2 (C3)}. The complex [RuCl2(dcbpy)2].H2O (D1) containing the 4,4’-dicarboxy-2,2’- bipyridine ligand (dcbpy), already known literature, was also prepared in this work. The motivation of this research is based on the attempt of use these Ru(II) pyrazolyl complexes as alternative photosensitizers to the complex of ruthenium N3 (cisdithiocyanatebis( 4,4’-dicarboxy-2,2’-bipyridine)ruthenium(II)) that it has been used as prototipe in dye sensitized solar cells (DSSC). For this reason, the ligand pyrazole- 3,5-dicarboxylic acid (H3pzdc) was used in the synthesis of the compounds C1-C3, due to the known effective adsorption capability of anchoring groups, such as carboxylic anions, in the surface of the semiconductor. The spectroscopic data (NMR, IR, UV-Vis and Luminescence) as well the analytical results were in accordance with the proposed stoichiometric compositions for the complexes. It is important to point out that an advanced study of RMN it was realized for the complexes B2, C1 and C3, which evidenced the presence of isomers in solution.