Az 1,4-benzokinonok potenciálisan redoximediátorként vagy fotokatalizátorként alkalmazhatók biomimetikus fotoelektrokémiai cellákban, illetve fotoelektrolitikus rendszerekben. Az 1,4-benzokinonok mesterséges fotoszintetikus rendszerekben való alkalmazhatóságáról összehasonlító tanulmányt legjobb tudásunk szerint eddig nem végeztek. Kísérleteink során a vízben oldott 1,4-benzokinonok fotokémiai tulajdonságait spektrofotometriás, spektrofluorimetriás és pH-sztát módszerrel vizsgáltuk. A fotoreakciót az UV- vagy UV-közeli hullámhossztartományban emittáló fényforrásokkal indukáltuk. A QR/QR-H2 redoxirendszer elektrokémiai sajátságait ciklikus voltammetriás módszerrel tanulmányoztuk. A mesterséges fotoszintetikus rendszerekben keletkező reaktív oxigénformák hatását a QR hidrogén-peroxiddal lejátszódó reakciójával modelleztük. A IUPAC által javasolt ferrioxalát aktinometria módszerét továbbfejlesztettük, így a reakcióban keletkező Fe(II) koncentrációjának indirekt mérése helyett közvetlenül a Fe(III) bomlásával járó abszorbancia változást vizsgáltuk spektrofotométer segítségével. A fotoreakciók tanulmányozásához kontrollált geometriai elrendezés mellett fotokémiai reaktort építettünk. Megállapítottuk a Q-H2 és a QMe-H2 fluoreszcens emissziós spektrumának jellemzőit. Eredményeink alapján az általunk vizsgált fotoszenzitív 1,4-benzokinonok (Q, QMe, QCl, Q-2,5-Cl2, Q-2,6-Cl2) nem alkalmasak a napenergia közvetlen hasznosítására. Elsőkét állapítottuk meg a Q, QMe és a QCl hidrogén-peroxiddal lejátszódó reakciójának kinetikai sajátságait és a reakció sebesség-meghatározó lépésének aktiválási paramétereit. Meghatároztuk a Q-H2, QMe(MeO)2-H2 és a QCl-H2 pKs1 értékét pufferelt vizes közegben mért formálpotenciál – pH függvényük alapján. Elektrokinetikai méréseket végeztünk a Q és a fényrezisztens QMe(MeO)2 esetén platina elektródon. ________________________________________________________________________________________________________________________ 1,4-Benzoquinone derivatives are potentially applicable as redox mediators in biomimetic photoelectrochemical cells or photoelectrolytic cells. There are no comparative studies on 1,4-benzoquinones in the literature regarding to their possible use in such systems. In our study, the photochemistry of aqueous 1,4-benzoquinone solutions were analyzed by spectrophotometry, spectrofluorimetry and pH-stat titration. The photoreactions were induced by light sources emitting at wavelengths in the near-UV and UV range.
We also studied the electrochemical behavior of these compounds using cyclic voltammetry. To model the effect of reactive oxygen species potentially formed in artificial photosynthetic systems, we studied the kinetics and mechanisms of the reaction between quinones and H2O2. The ferrioxalate actinometric method recommended by the IUPAC guidelines was simplified. We omitted the addition of coordination ligand after completing the actinometric reaction and instead of that, we measured directly the spectral changes that follow the photoreduction of Fe(III) to Fe(II) in the UV range by spectrophotometry In order to study photoreactions in a controlled geometry setup, we designed and built a photochemical reactor. We measured the fluorescence spectral characteristics of Q-H2 and QMe-H2. Thus, photosystems using solely photosensitive quinones (Q, QMe, QCl, Q-2,5-Cl2, Q-2,6-Cl2) as photosensitizers would not be sustainable. We were the first to explore the kinetic properties of Q, QMe and QCl oxidation with H2O2 and the activation parameters of its rate limiting step. We determined the pKa1 values of Q-H2, QMe(MeO)2-H2 and QCl-H2 by measuring the pH dependence of their formal potential values in buffered solutions. We conducted electrokinetic measurements on platinum electrode in the case of Q and the photoresistant QMe(MeO)2.