Kutatási területek
Publikációk
Diplomamunka témák
TDK témák
PhD témák

 

Ph.D. témák



Kutatási téma megnevezése:

Szervetlen fémvegyületek fotoindukált reakciói a környezeti kémiában

Tudományterület:

Szervetlen kémia

Témavezető:

Dr. Horváth Ottó, egyetemi tanár

Kutatóhely:

Általános és Szervetlen Kémia Tanszék

Kutatási főirány:

szervetlen fotokémia

A kutatási téma ismertetése:

A környezetünkben található természeti vizek gyakran tartalmaznak fémeket olyan oldott komplexek vagy kolloid vegyületek formájában, melyek fény hatására kémiai, elsosorban redoxireakciókban vesznek részt. Felszíni vizeinkben - azok összetételétől, pH-jától függően - mind az átmeneti- mind a főcsoportbeli fémionok képezhetnek koordinációs vegyületeket szervetlen (elsősorban halogenid és hidroxid) ionokkal továbbá oxigént, nitrogént és ként mint donoratomot tartalmazó szerves vegyületekkel. Utóbbiak gyakran antropogén forrásból is származhatnak. A kolloid vegyületeket elsősorban vízben nehezen oldható hidroxidok, oxidok vagy más kalkogenidek jelentik. Amennyiben ezek a vegyületek fotoaktívnak bizonyulnak, fény hatására döntően a ligandumról a fémre irányuló töltésátviteli (LMCT) reakció játszódik le, melynek következtében a fémion redukálódik, s a ligandum oxidálódik. E reakciók jelentősen befolyásolhatják az adott fémek transzportját, körforgását, előfordulási formáit a természetben.

A fotoaktív fémkomplexek ill. kolloid vegyületek mesterséges alkalmazásával ugyanakkor lehetőség nyílik a környezetre ártalmas szerves vegyületek lebontására, valamint nehézfém-szennyezések leválasztására. Ehhez részben a természeti vizekben is előforduló koordinációs és kolloid vegyületek használhatók (megfelelő koncentráció-tartományban), részben a kezelésre szánt rendszerbe bevihetők olyan fotoaktív anyagok, melyek környezetbarátok vagy az eljárás végén elválaszthatók. Fényforrásként alkalmazhatók megfelelő teljesítményű és spektrális tulajdonságú lámpák, de maga a napsugárzás is. Utóbbi esetben a napenergia fotokémiai ill. fotoelektrokémiai hasznosítását valósítjuk meg.

A Jelölt feladata a fent leírt, természetben is lejátszódó fotoredoxi reakciók vizsgálata laboratóriumi körülmények között, továbbá olyan fotoindukált folyamatok elemzése, melyek a szennyvíztisztításban is alkalmazhatók.

A kísérletekhez mind folytonos besugárzáson, mind villanófény technikán alapuló (abszorpciós és emissziós) vizsgálati eljárások alkalmazhatók - az ehhez szükséges készülékek a tanszéki kutatócsoport laboratóriumában rendelkezésre állnak.

Speciális követelmények:

A téma kidolgozása spektrofoto- és -fluoriméter, folytonos fotolízisberendezés esetleg lézerkinetikai spektrométer használatát igényli, némi angol nyelvismeretet és számítógépes gyakorlatot feltételez.

A kutatási téma előzményei:

Két korábbi FKFP projektben már elkezdodött néhány környezeti fotokémiai szempontból fontos rendszer vizsgálata (az eredmények egy része már közlemény formájában is napvilágot látott). A témában 5 diploma- és ezt meghaladó számú TDK-dolgozat született.

 


 

Kutatási téma megnevezése:

Vízoldható fém-porfirin SAT-komplexek fotofizikai és fotokémiai vizsgálata

Tudományterület:

Szervetlen kémia

Témavezető:

Dr. Horváth Ottó, egyetemi tanár

Kutatóhely:

Általános és Szervetlen Kémia Tanszék

Kutatási főirány:

szervetlen fotokémia

A kutatási téma ismertetése:

Napjainkban egyre nő az érdeklődés a fém-porfirin komplexek iránt, mert felismerték jelentőségüket számos területen, mint pl. a biokémia, az orvostudomány és a katalízis. A gerjesztett állapotú fém-porfirinek olyan tulajdonságait, mint a fotolumineszcencia és a fotokémiai aktivitás felhasználják többek közt optikai érzékelők és mesterséges fotoszintézist megvalósító rendszerek előállítására, továbbá fotodinamikus terápiához is.

Általában a fém-porfirinek egy fémiont tartalmaznak a sík porfirinmolekula közepén. Néhány esetben azonban a fémion ezen a síkon kívül helyezkedik el. Ezek az u.n. "sitting-atop" (SAT) fém-porfirin komplexek elsősorban akkor képződnek, ha a fémion túl nagy (75-80 pm-nél nagyobb átmérőjű) ahhoz a térhez képest, mely a porfirin ligandum négy központi nitrogén atomja közt van. Ekkor az elsőnek koordinálódó fémion csak két (átlósan elhelyezkedo) nitrogénatomhoz kapcsolódik, a ligandum síkján kívül helyezkedik el, s így torzítja azt. Ennek eredményeképp a másik két nitrogén könnyebben deprotonálódik, s koordinálódhat egy újabb fémionhoz a ligandum túloldalán. Ez utóbbi így tovább torzul: síkból nyeregfelületté. A változás eredményeképp a komplex fotofizikai- és kémiai jellemzői jelentősen eltérnek a porfirin ligandumétól. Mivel a SAT-komplexek kinetikailag nem olyan stabilak, mint a normál fém-porfirinek, tulajdonságaikat is kevéssé ismerjük. Kutatásuk azért is fontos, mert információval szolgálhat olyan, rövidebb élettartamú SAT-komplexekre vonatkozóan, melyek köztitermékként képződnek a normál (koplanáris) fém-porfirin komplexek kialakulása során.

A Jelölt feladata annak kiderítése, hogy a másodfajú (ill. focsoportbeli) fémionok közül melyek képeznek termodinamikailag stabil SAT-komplexeket olyan vízoldható ligandumokkal, mint a kationos 5,10,15,20-tetrakis(N-metil-piridil)-porfirin és az anionos 5,10,15,20-tetrakis(4-szulfonato-fenil)-porfirin, melyek szabadbázisú formáinak tulajdonságai jól ismertek. Meghatározandó ezen SAT-komplexek összetétele, elnyelési színképe és stabilitási állandója. Fotofizikai és fotokémiai vizsgálatuk célja emissziós színképek, lumineszcenciás élettartamok és - ahol lehetőség van rá - a gerjesztett triplett állapotok elnyelési színképének meghatározása, továbbá az elsődleges fotokémiai reakció megállapítása és a teljes fotoindukált folyamat mechanizmusának felderítése, végül olyan fotokatalitikus rendszerek összeállítása, melyekben a porfirin egyszerű érzékenyítő, vagy olyan fotoredoxi partner, melyet alkalmas elektrondonor vagy - akceptor regenerál a ciklus végén.

A mérésekhez szükséges folytonos besugárzással és impulzus üzemmódú (10 ns szélességű, a 400-700 nm tartományban folyamatosan hangolható) fotogerjesztéssel működő elnyelési és emissziós spektrométerek ill. fotolízis berendezések rendelkezésre állnak a VE Általános és Szervetlen Kémia Tanszékén. Számítógépes tapasztalat ill. angol nyelvismeret ajánlott.

Speciális követelmények:

A téma kidolgozása spektrofoto- és -fluoriméter, folytonos fotolízisberendezés esetleg lézerkinetikai spektrométer használatát igényli, némi angol nyelvismeretet és számítógépes gyakorlatot feltételez.

A kutatási téma előzményei:

Két éve folyamatban lévő OTKA téma, melyhez sikeres diploma- és TDK munka kapcsolódik publikációra érett eredményekkel.



 

vegic
 
vissza a lap tetejére

©2003 Általános és Szervetlen Kémia Tanszék

Rendszergazda | Elérhetőségek