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由于钌化卟啉配合物具有独特的光物理活性、良好的电化学性质和分子识别功能,已被广泛地应用用于生物传感器、分子光开关、抗癌药物等领域的研究。本论文选择了钌化卟啉配合物[Ru(bpy)2(MPyTMPP)Cl]+(简称Rub2P, bpy=2,2-联吡啶,MPyTPP=5-(4-吡啶)-10,15,20-三对甲苯基卟啉）作为研究对象,并通过电化学、原位光谱电化学、电子吸收光谱、荧光光谱和荧光显微镜等方法研究了钌化卟啉配合物在电极上的组装、电化学、光谱性质、光电转换性能及对鸟嘌呤和亚硫酸盐的光电催化作用,并得到了以下的实验结果:
1.固定在铟锡氧化物(ITO)上的钌化卟啉有一对良好的氧化还原峰,归属于受表面电化学过程控制的Ru(Ⅲ)/Ru(Ⅱ)反应。该钌化卟啉在434 nm处有一个强吸收峰,归属于Soret带与MLCT吸收带,并在654 nm处呈现出一个强发射峰。Ru(Ⅱ)的电化学氧化会导致电子吸收强度与荧光发射强度的减弱,而电催化氧化鸟嘌呤能恢复因Ru(Ⅲ)的形成而被减弱的电子吸收强度和荧光发射强度。基于EC反应机理的电催化氧化鸟嘌呤的线性响应区间为0.05～0.4 mM。
2.固定在二氧化钛ITO电极上的钌化卟啉也呈现出一对良好的氧化还原峰,其电催化氧化亚硫酸盐的线性响应区间为0.02～10 mM,[Cu(phen)2Cl]+/SWCNTs/C(phen=1,10-菲哕啉,SWCNTs=单壁碳纳米管,C=石墨)电极对过氧化氢电氧化还原的线性响应区间为0.05～1.0 mM。亚硫酸盐的电催化氧化能恢复钌化卟啉因直接电化学氧化而被减弱的电子吸收强度和荧光发射强度。在功率为0.1 mW cm-2的紫外光照下,亚硫酸盐/过氧化氢光激发燃料电池表现出良好的性能,其短路光电流密度为153.96μA cm-2,在0.46 V处得到最大输出功率密度为35.6μW cm-2,填充因子为0.36,光电转化效率为35.6％。