Quenching de la photoluminescence d'un complexe de Ruthénium
par le bleu de Prusse
Le bleu de Prusse peut interagir avec d’autres complexes, dont en particulier celui auquel nous nous intéressons dans cette expérience : le chlorure de tris(bipyridine)ruthénium (II) (fig. 1)
Ce complexe présente un intérêt pratique pour la photolyse de l’eau, qu’il transforme en dihydrogène et dioxygène s'il est soumis à une irradiation UV.
Toutefois, si ce complexe est en présence de bleu de Prusse, il n’est plus nécessaire de l’irradier pour que la réaction ait lieu : la photoluminescence du complexe a été partiellement éteinte : on dit que le bleu de Prusse peut effectuer du quenching de fluorescence.
ruth%C3%A9nium(II)#/media/File:Tris(bipyridine)ruthenium(II)_chloride.png)
Fig. 1 - Chlorure de tris(bipyridine)ruthénium (II). Source : Wikipedia.
Ru(bpy)
UV
Ru(bpy), BP
Vis
Comment vérifier que le bleu de Prusse peut quencher la fluorescence du complexe ?
D'après F. Zhao et al., le quenching de la fluorescence de [Ru(bpy) ] (abrégé en Ru(bpy)) par le bleu de Prusse suit
la loi de Stern-Volmer :
2+
3
[BP] : Concentration en bleu de Prusse
I : Intensité d'émission de fluorescence de Ru(bpy)
I : Intensité d'émission de fluorescence de Ru(bpy) en présence d'une concentration [BP]
k : Coefficient directeur
Fig. 2 - Photolyse de l'eau en présence de complexe de ruthénium (abrégé en Ru(bpy)).
La présence du bleu de Prusse (BP) permet de s'affranchir de l'irradiation UV et d'effectuer
l'irradiation en lumière visible, par quenching de l'état excité du Ru(bpy).
Ainsi une première expérience envisageable pour vérifier l'effet désactiveur du bleu de Prusse sur l'état excité du complexe de ruthénium serait de mesurer :
- l'intensité I d'une solution de Ru(bpy)
- l'intensité I d'une solution de Ru(bpy) en présence de BP et de vérifier que l'intensité diminue bien avec l'ajout du composé.
Pour ce faire, 3 solutions ont été préparées :
1. Ru(bpy) à concentration C
2. BP à concentration C'
3. Ru(bpy) à concentration C + BP
Nous avons ensuite utilisé des méthodes de spectroscopie UV-Visible et de spectroscopie de fluorescence pour étudier l’influence de BP sur la photoluminescence de Ru(bpy).
0
Fig. 3 - [De gauche à droite] Solutions aqueuses de complexe de ruthénium en présence de bleu de Prusse, de complexe de ruthénium seul et de bleu de Prusse seul.
Résultats expérimentaux
La comparaison du spectre d'absorption du complexe de ruthénium avec celui déjà réalisé pour le bleu de Prusse permet de confirmer que les bandes d'absorption de ces composés ne se trouvent pas à la même longueur d'onde (fig. 4). Cela se vérifie également pour les bandes d'émission, comme le montrent les figures 5 et 6.
Par conséquent, nous pouvons attribuer de façon non ambigüe toute modification éventuelle de l'intensité de fluorescence du complexe de ruthénium lorsqu'il est mis en présence de bleu de Prusse à un effet de quenching.
Comme attendu, on observe une nette diminution de l'intensité émise par le complexe de Ruthénium en présence de bleu de Prusse.
Fig. 5 - Spectre de fluorescence du complexe de ruthénium seul et en présence de bleu de Prusse. On observe effectivement une diminution de l'intensité en présence de BP : le quenching est bien observé.
Fig. 6 - Spectre de fluorescence du bleu de Prusse
De plus, sur le spectre du complexe du Ru seul, on observe autour de 500 nm un signal supplémentaire. Il correspond à priori à la fluorescence du bleu de Prusse, ce qui signifierait que le milieu a été contaminé. Toutefois, la quantité présente est trop faible pour être significative sur l'intensité de fluorescence du complexe de Ru.
Perspectives
- Caractériser le dihydrogène produit par la réaction en présence de bleu de Prusse sans irradiation.
- Réaliser d'autres spectres de fluorescence du complexe du Ru en présence de bleu de Prusse à différentes concentrations afin de vérifier la loi de Stern-Volmer.
Fig. 5 - Spectres d'absorbance du bleu de Prusse seul, complexe de ruthénium seul et de Ru(bpy) + BP.