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Tipo do documento: Dissertação
Título: Obtenção de carbazóis conjugados com potencial emprego como componentes de células solares
Título(s) alternativo(s): Obtaining conjugated carbazoles with potential use as components of solar cells
Autor: Ferreira, Jorge Luiz Martins 
Primeiro orientador: Senra, Jaqueline Dias
Primeiro coorientador: Domingos, Jorge Luiz De Oliveira
Primeiro membro da banca: Lima, Juliana Fonseca de
Segundo membro da banca: Silva, Bárbara Vasconcellos da
Terceiro membro da banca: Souza, Andrea Luzia Ferreira de
Resumo: A obtenção de energia de forma eficiente, sustentável e abrangente continua sendo um desafio para a sociedade moderna. Células solares sensibilizadas por corantes são uma classe de dispositivos que envolvem a conversão de energia luminosa em energia elétrica a partir do efeito fotovoltaico, com o uso de compostos orgânicos como absorvedores. Frente a alguns sistemas convencionais, essa abordagem possui vantagens, tais como: menor custo, leveza, flexibilidade, facilidade na modulação das propriedades de transporte de carga, entre outras. Nesse âmbito, sistemas conjugados baseados no cerne do carbazol têm sido promissores quando empregados como sensibilizadores ou como transportadores de carga para a geração da fotocorrente. Tendo em vista a importância da catálise organometálica na formação de sistemas biarílicos e análogos, o trabalho apresentado teve como objetivo a síntese de 3,6- diarilcarbazóis, por meio da reação de Suzuki-Miyaura, catalisadas por nanopartículas de Pd(0) estabilizadas por PEG-300. As reações catalíticas foram realizadas sob refluxo e irradiação de micro-ondas a 95°C (ou 130°C, em alguns casos). Análises de CG-EM indicaram altas conversões, em detrimento das seletividades. Com o emprego das condições de refluxo (2 mol% Pd(0), K2CO3, 90°C e 24h), os produtos 3,6-difenil-9H-carbazol (87) e 3,6-di(naftalen-1-il)-9H-carbazol (93) foram obtidos em seletividade de 50,5% e 92%, respectivamente. Sob irradiação de micro-ondas nas mesmas condições reacionais, entretanto com tempo de reação de 2h, os produtos 3,6-difenil-9H-carbazol (87) e 3,6-di(tiofen-3-il)-9Hcarbazol (90) foram obtidos com seletividade de 80,6% e 52,5%, respectivamente. Entretanto,o produto 3,6-di(naftalen-1-il)-9H-carbazol (93) apresentou menor seletividade (47,1%) nestas condições de microondas. A análise do sistema catalítico por espalhamento dinâmico de luz revelou que as condições de irradiação de micro-ondas levam a um aumento na distribuição de tamanho média das PdNPs. É possível que as baixas seletividades (ou ausência) observadas para a maior parte dos produtos de acoplamento cruzado estejam relacionadas a aspectos de solubilidade da base e de alguns reagentes, assim como a desativação parcial do sistema catalítico. Cabe destacar, que os produtos obtidos através das reações de acoplamento cruzado de Suzuki-Miyaura deste trabalho serão empregados como corantes sensibilizadores em células solares.
Abstract: The energy generation in a broad, sustainable and efficient mode remains a challenge for the modern society. Dye-sensitized solar cells belong to a class of devices involving the conversion of light into electric current from photovoltaic effect by using organic compounds as absorbers. Comparing with some traditional systems, this approach has advantages, such as: lower cost, lightness, flexibility, tuning of charge transport properties, among others. In this context, conjugated systems based on the carbazole scaffold have been promising when used as sensitizers. Considering the importance of organometallic catalysis in the formation of biaryl systems and analogs, the present work aims for the synthesis of 3,6-diarylcarbazoles through Suzuki-Miyaura reactions catalyzed by Pd(0) nanoparticles stabilized by PEG-300. Catalytic reactions were carried out under reflux and microwave irradiation at 95°C (or 130°C in some cases). GCMS analyzes indicated high conversions in detriment of selectivities. Using reflux conditions (2 mol% Pd(0), K2CO3, 90°C and 24h), the products 3,6-diphenyl-9H-carbazole (87) and 3,6-di(naphthalen-1-yl)-9Hcarbazole (93) were obtained in yields of 50.5% and 92%, respectively. Under microwave irradiation and the same reaction conditions - with a reaction time of 2h - the products 3,6- diphenyl-9H- Carbazole (87) and 3,6-di(thiophen-3-yl)-9H-carbazole (90) with obtained in yields of 80.6% and 52.5%, respectively. However, the product 3,6-di(naphthalen-1-yl)-9Hcarbazole (93) showed the lowest yield (47.1%) under these microwave conditions. Analysis of the catalytic system by dynamic light scattering revealed that microwave irradiation conditions lead to an increase in the mean size distribution of PdNPs. It is possible that the low selectivities (or absence) observed for most of the cross-coupling products are related to aspects of base and reagents low solubilities, as well as the partial deactivation of the catalytic system. It should be noted that the products obtained through the Suzuki-Miyaura crosscoupling reactions of this work will be used as sensitizing dyes in solar cells.
Palavras-chave: Carbazole
Potassium Dichloroiodate
Pd Nanoparticles
Células solares
Carbazol
Dicloroiodato de potássio
Suzuki-Miyaura
Nanopartículas de Pd
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::SINTESE ORGANICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: FERREIRA, Jorge Luiz Martins. Obtenção de carbazóis conjugados com potencial emprego como componentes de células solares. 2022. 149 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18972
Data de defesa: 13-Jun-2022
Aparece nas coleções:Mestrado em Química

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