بررسی خواص فیزیکی‌-شیمیایی و عملکرد نوری-الکترونیکی رنگدانه‌های طبیعی بومی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشگاه خلیج فارس

2 گروه فیزیک ، دانشگاه خلیج فارس،

3 گروه مهندسی شیمی ، دانشگاه خلیج فارس

10.30509/jscw.2025.167661.1261

چکیده

در این پژوهش، عملکرد نوری، ساختاری و الکترونی رنگدانه ‌های طبیعی استخراج‌ شده از سه منبع گیاهی، شامل گل انار، سماق، و کاکل ذرت، مورد بررسی قرار گرفت؛ تا کارایی آن‌ها، در کاربرد سلول‌های خورشیدی حساس‌شده با رنگ ارزیابی شود. طیف‌سنجی UV–Vis نشان داد که رنگدانه‌ گل انار، دارای بیشترین جذب نوری در ناحیه‌ی فرابنفش–مرئی و بالاترین محتوای آنتوسیانین است. در ترکیب رنگ–TiO₂ نیز نمونه‌ گل انار بیشترین عملکرد نوری را از خود نشان داد. آنالیز FTIR حضور واضح پیوندهای O–H، C=O و C–O را در عصاره‌ ی گل انار و تا حدی کاکل ذرت را تأیید کرد؛ که بیانگر وجود کروموفورهای فعال و گروه‌های عاملی مناسب برای اتصال مؤثر به TiO₂ است. مقایسه رسانایی نمونه ‌ها نیز نشان داد که حلال آب دیونیزه، باعث افزایش چشمگیر رسانایی، به‌ویژه در کاکل ذرت، می‌شود، که علت آن به حضور ترکیبات قطبی و افزایش تحرک یونی مرتبط است. بررسی ترازهای انرژی بالاترین اوربیتال مولکولی پر شده و پایین‌ترین اوربیتال مولکولی پر نشده و مقاومت الکترولیتی نیز نشان داد؛ که گل انار و کاکل ذرت دارای گاف انرژی بهینه، در ترازهای انرژی پایین‌ترین اوربیتال مولکولی پر نشده کم‌تر و همچنین مقاومت الکترولیت کمتری نسبت به سایر نمونه‌ها هستند. این عامل، برای بهبود انتقال الکترون در سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ حیاتی است. در مجموع، نتایج نشان می‌دهد که عصاره گل انار و کاکل ذرت، با توجه به ویژگی‌های ساختاری، نوری و الکترونی خود، گزینه‌های مناسبی برای کاربرد در سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگ های طبیعی محسوب می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Physicochemical Properties and Optoelectronic Performance of Native Natural dyes

نویسندگان [English]

  • atefeh hosseini 1
  • tahmineh jalali 2
  • shahriar osfouri 3
1 1 Department Of Physicsو Persian Gulf University
2 1 Department Of Physicsو Persian Gulf University
3 1 Department Of Physics,, persian gulf university
چکیده [English]

In this study, the optical, structural, and electronic performance of natural dyes extracted from three plant sources—pomegranate flower, sumac, and corn silk—were investigated to evaluate their efficiency in dye-sensitized solar cell (DSSC) applications. UV–Vis spectroscopy revealed that the pomegranate flower pigment exhibited the highest light absorption in the UV–visible range and the greatest anthocyanin content. Conductivity comparisons showed that deionized water as a solvent significantly enhanced conductivity, particularly in the corn silk extract, due to the presence of polar compounds and increased ionic mobility. Energy-level analysis along with electrolyte resistance measurements, demonstrated that pomegranate flower and corn silk possess optimal energy gaps, lower LUMO levels, and reduced electrolyte resistance compared with other samples. These features are crucial for improving electron transfer in DSSCs. Overall, the results indicate that pomegranate flower and corn silk extracts, owing to their structural, optical, and electronic characteristics, are promising candidates for application in natural dye-sensitized solar cells.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anthocyanin
  • dye
  • Extraction
  • Dye-Sensitized Solar Cell
مطالعات در دنیای رنگ

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 02 آذر 1404

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 27 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری: 25 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش: 02 آذر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار