Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/27451

Type: Dissertação
Title: Imobilização do complexo cis-Ru(bpy)2Cl2 nas redes orgânicas covalentes RIO para o desenvolvimento de novos fotocatalisadores heterogêneos
Author(s)/Inventor(s): Silva, Gabriel Almeida Mendonça
Advisor: Gonçalves, Raoni Schroeder Borges
Co-advisor: Scarpellini, Marciela
Abstract: O uso da luz em reações químicas, especialmente na fotocatálise, tem se destacado como uma abordagem sustentável e eficiente para a realização de sínteses orgânicas. Entre os fotossensibilizadores mais promissores, destacam-se os complexos metálicos, como o [Ru(bpy)₃]²⁺, devido à sua capacidade de realizar transferências eletrônicas após excitação por luz visível. Embora os sistemas homogêneos ofereçam vantagens como alta difusão no meio reacional e sítios ativos bem definidos, sua recuperação e reutilização representam um desafio, especialmente em aplicações em larga escala. Uma alternativa viável é a imobilização desses complexos em suportes sólidos, conciliando os benefícios dos sistemas homogêneos e heterogêneos. Nesse cenário, as redes orgânicas covalentes (COFs) surgem como excelentes plataformas de imobilização, graças à sua estrutura porosa, elevada área superficial e estabilidade térmica. Com base nisso, este trabalho propõe a imobilização do complexo cis- [Ru(bpy)₂Cl₂]·xH₂O em COFs contendo ligações imina com grupos azo, com o objetivo de desenvolver fotocatalisadores heterogêneos mais eficientes e reutilizáveis, voltados para transformações mediadas por luz. Foram sintetizados quatro COFs, denominados RIO-n (Reticular Innovative Organic Frameworks), os quais serviram como suportes para a ancoragem do complexo metálico, originando os compósitos do tipo [RuII(bpy)₂@RIO-XX]Cl. A caracterização dos materiais foi realizada por técnicas como espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e difração de raios X em pó (DRXP). A espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) revelou teor de rutênio entre 0,20% e 0,46% em massa nos compósitos. O potencial fotocatalítico foi avaliado por meio de sondas para detecção de oxigênio singlete e arilação fotorredutiva. Os resultados indicaram que os compósitos não atuam como fotocatalisadores eficientes em reações mediadas por oxigênio singlete. Em contrapartida, demonstraram bom desempenho em processos de transferência monoeletrônica. Além disso, testes de integridade revelaram limitações quanto ao uso desses materiais em acetonitrila, devido à ocorrência de lixiviação.
Abstract: The use of light in chemical reactions, particularly in photocatalysis, has emerged as a sustainable and efficient approach for performing organic syntheses. Among the most promising photosensitizers are metal complexes such as [Ru(bpy)₃]²⁺, known for their ability to perform electron transfer processes upon visible light excitation. Although homogeneous systems offer advantages such as high diffusion in the reaction medium and well-defined active sites, their recovery and reuse pose challenges, especially for large-scale applications. A viable solution is the immobilization of these complexes onto solid supports, combining the benefits of both homogeneous and heterogeneous catalysis. In this context, covalent organic frameworks (COFs) stand out as excellent immobilization platforms due to their porous structures, high surface area, and thermal stability. Based on this, the present work proposes the immobilization of the cis-[Ru(bpy)₂Cl₂]·xH₂O complex onto COFs containing imine linkages with azo groups, aiming to develop more efficient and reusable heterogeneous photocatalysts for light-driven transformations. Four COFs were synthesized, named RIO-n (Reticular Innovative Organic Frameworks), and used as supports for the ruthenium complex, resulting in the formation of novel composites of the type [RuII(bpy)₂@RIO-XX]Cl. The materials were characterized by techniques such as Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and powrder X-ray diffraction (PXRD). Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) revealed ruthenium content ranging from 0.20% to 0.46% by weight in the composites. The photocatalytic potential was evaluated using singlet oxygen probes and phosphorescence analyses. The results indicated that the composites are not effective photocatalysts for singlet oxygen-mediated reactions. On the other hand, they showed good performance in singleelectron transfer processes. Additionally, integrity tests revealed limitations in the use of these materials in acetonitrile due to leaching.
Keywords: Fotocatálise Heterogênea
Redes orgânicas covalentes
cisDiclorobis(2,2’-bipiridina)rutênio(II)tocatálise
COF
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Química
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 21-Aug-2025
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: SILVA, Gabriel Almeida Mendonça da. Imobilização do complexo cis-Ru(bpy)2Cl2 nas redes orgânicas covalentes RIO para o desenvolvimento de novos fotocatalisadores heterogêneos. 2025. 150 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025.
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