Évaluation du rendement quantique de photoréaction d'un complexe supermoléculaire (QYM)
Le rendement quantique de la photoréaction est un indicateur de performance pour les réactions photochimiques ou photocatalyseurs. C'est le rapport entre le nombre de molécules de produits de réaction issus d'une réaction photochimique (ou bien la réduction du nombre de molécules dans le substrat) et le nombre de photons absorbés.
Classiquement, des actinomètres chimiques basés sur des substances à rendement quantique connu, comme l'oxalate de fer, étaient utilisés. Cependant, cette méthode nécessite de réaliser des expériences pendant de longues périodes dans une chambre noire par du personnel qualifié et nécessite également de répéter les expériences si les paramètres d'irradiation sont modifiés. Il présente également d’autres problèmes, tels que l’incapacité de compenser les changements d’absorption de la lumière par les échantillons dus aux réactions.
Par conséquent, nous avons développé le système d’évaluation du rendement quantique de photoréaction QYM-01 qui permet des mesures de quantification précises et faciles des photons absorbés en collaboration avec le professeur Osamu Ishitani, École supérieure de sciences et d’ingénierie de l’Institut de technologie de Tokyo. Dans cet exemple, nous avons confirmé la corrélation entre les résultats du nouveau système et la méthode conventionnelle.
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Mesure précise et facile du nombre de photons absorbés par les solutions d'échantillon.
Permet de mesurer simultanément les changements dans les spectres d'absorption UV-VIS dans les solutions de photoréaction
.
S'adapte à une large gamme de conditions lumineuses d'excitation de photoréaction (longueur d'onde et niveau de lumière) .
- Permet de modifier la longueur d'onde d'excitation et de mesurer le nombre de photons absorbés entre 250 nm et 800 nm.
- Le niveau de lumière d’excitation peut être ajusté et réglé en ajustant le nombre de photons irradiés.
Mesures faciles
- Comprend un spectromètre intégré qui a été calibré à l'aide d'un actinomètre traçable NIST (National Institute of Standards and Technology) dont la quantité de lumière absolue est gérée.
- Élimine le besoin d’étalonnage à l’aide d’un actinomètre chimique.
- Le niveau de lumière d’excitation et la commutation de longueur d’onde sont contrôlés via un logiciel informatique.
- Comprend un logiciel informatique simple. Mesure le nombre de photons en utilisant des paramètres de mesure optimaux.
Prend en charge des mesures précises .
- La capacité de mesure simultanée des spectres d'absorption UV-VIS, une fonction de correction des changements du niveau de lumière de la source de lumière d'excitation et d'autres fonctionnalités garantissent que le nombre de photons absorbés peut être mesuré avec précision.
- Affiche le nombre de photos en temps réel. Permet de confirmer l'état actuel de la mesure.
Données analytiques
Mesure du rendement quantique d'une réaction de réduction du CO2 par un photocatalyseur complexe supermoléculaire Ru-Re
Nous avons mesuré le rendement quantique d'une réaction de réduction du dioxyde de carbone par un photocatalyseur complexe supermoléculaire Ru-Re. Les photons absorbés ont été mesurés à l'aide du QYM-01 et la quantité de monoxyde de carbone générée par la réaction de réduction a été quantifiée à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse. Le rendement quantique rapporté pour le monoxyde de carbone en supposant les conditions expérimentales utilisées était de 0,15 1) . L'expérience a abouti à un rendement quantique de 0,16.
Photocatalyseur | Ru-Re (FPh) (de Tokyo Chemical Industry, produit n° R0100, utilisé sans purification) | |
Conditions de réaction | PhotocatalyseurAgent réducteur donneurSolvantVolume de solutionLumière d'irradiationRécipient de réaction | Ru-Re (FPh) (0,3 mM)BNAH (0,1 M)DMF-triéthanolamine (mélange de solvants 5:1 v/v)4 mlLampe au xénon 480 nmCellule à quartz avec branchement (4 fenêtres polies)(volume 11 ml, phase gazeuse 7 ml , 4 ml de phase liquide) |
Mode opératoire | Transférer la solution préparée dans la cellule en quartz à 4 faces avec branchement à l'aide d'une pipette de transfert de 4 mL. Buller avec du CO2 pendant 30 minutes puis sceller la cellule avec un septum (préparer 3). Puis après irradier avec de la lumière pendant 1, 2, ou 2,5 heures, utilisez une seringue étanche au gaz pour acquérir 100 μL de gaz de la phase gazeuse et quantifier le CO par GC. |

Comparaison du QYM-01 et de l'actinomètre chimique (oxalate de fer) en mesurant les intensités lumineusesLe QYM-01 a été vérifié en comparant les mesures de l'intensité lumineuse absorbée par le QYM-01 et un actinomètre chimique. Le QYM-01 a été utilisé pour irradier un échantillon aqueux de trioxalatoferrate de potassium (III) avec une lumière d’excitation de photoréaction et mesurer les photons absorbés. Ensuite, le nombre de photons absorbés a été déterminé à partir de la quantité de fer (II) produite dans des solutions avec différentes périodes d'irradiation, conformément à la section correspondante de la cinquième édition de "Jikken Kagaku Koza" (Série de chimie expérimentale), publiée par le Chemical Société du Japon.
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Nombre de photons absorbés (Einstein/s) | ||
Expérience 1 | Expérience 2 | |
Actinomètre chimique QYM-01 |
5,84 × 10 −9
6,19 × 10 −9
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5,40 × 10 −8
5,78 × 10 −8
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Source : Laboratoire Ishitani−Maeda, Département de chimie, École supérieure des sciences et de l'ingénierie, Institut de technologie de Tokyo.