Porphyrin-layered double hydroxide hybrids as novel photofunctional materials

Abstract

Tato disertační práce je koncipována jako soubor publikovaných článků, na nichž se autorka během studia spolupodílela. Jejich seznam je zařazen na konci doktorské práci. Předkládaná práce se zabývá přípravou a fyzikálně chemickou charakterizací fotoaktivních hybridních materiálů. Tyto materiály jsou složeny z porfyrinových sensitizátorů produkujících singletový kyslík, které jsou interkalovány do vrstevnatých podvojných hydroxidů (LDH) obsahujících Zn2+ /Al3+ nebo Mg2+ /Al3+ kationty. V první části práce byly porfyriny interkalovány do LDH aniontovou výměnou, rehydratací nebo koprecipitací. Materiály byly připraveny ve formě prášků a polymerních filmů. Ze studií vyplývá, že orientace rovin porfyrinových molekul je téměř kolmá k rovině hydroxidových vrstev, nedochází k nežádoucí agregaci porfyrinů a tím se zachovává jejich fotosensitizační schopnost. Práškový materiál byl rovněž využit jako plnivo do polyuretanu (PU) a polybutylen sukcinátu (PBS). Polyuretanový film s porfyriny interkalovanými mezi LDH vrstvami, které jsou dispergovány v polymeru, je transparentní. Použité polymery umožňují difúzi kyslíku. V druhé části práce byl výzkum zaměřen na popis fotofyzikálních vlastností porfyrin-LDH prášků a porfyrin-LDH/polymer filmů. Fotofyzikální experimenty ukazují, že interkalované porfyriny v LDH si...

This Ph.D. Thesis is based on publications to which the author contributed considerably. The list of the publications is attached at the end of this text. This work describes preparation and photophysical properties of hybrid materials derived from layered double hydroxides (LDH) containing Zn2+ /Al3+ or Mg2+ /Al3+ cations. The materials were prepared in the form of powders or thin films. In the first part of my work, photosensitizing porphyrins have been intercalated into ZnRAl and MgRAl LDH (R = 2, 3, 4) using anion-exchange, rehydration, and coprecipitation procedures. According to the obtained results of X-ray analysis, the orientation of the equatorial plain of the porphyrin molecules is nearly perpendicular to LDH layers and fosters the photosensitizing properties of the hybrid materials. Furthermore, the porphyrin-LDH hybrids were used as nanofillers and nanocontainers in eco-friendly polymers, polyurethane (PU) and poly(butylene succinate) (PBS). The porphyrin-LDH material is well dispersed in PU polymer (nanofiller function) to form transparent colored films while porphyrins remain intercalated between LDH layers (nanocontainer function). The polymers allow oxygen diffusion. The second part has been dedicated to investigation of photophysical properties of the porphyrin-LDH powders and the...