Orientadora: Profa. Dra. Neyde Yukie Murakami Iha São Paulo 2018 À minha família, dedico este trabalho. AGRADECIMENTOS A Deus, que dispensa predicados, agradeço, pois tudo é por sua honra e glória. A Profa. Dra. Neyde Yukie Murakami Iha, pela orientação e compreensão, e ao Prof. Dr. Thomas Meyer, pela co-orientação e também respeito e inspiração. A minha amada família (em especial, aos meus pais Helena e Antonio, minha irmã e cunhado Taciana e Anderson, e minha sobrinha Lívia) pelo incondicional apoio, exemplo de amor e dedicação, e por serem indiscutivelmente a inspiração para o meu trabalho e minha vida. Aos docentes, técnicos e pós-. Aos colegas do IQ: Cida, Ronaldo, Laís, Danilo, Profa. Karina e, de modo bastante especial, ao Kassio pelo incansável e brilhante auxílio durante a execução das tarefas; ao Mario M. Sanematsu, da Escola Politécnica da USP pela preparação dos cátodos de alumínio; a Ana Paula, Antonio, Augusto e Cleia. Agradeço também a(o) Amar, Benjamin, Bing, Byron, Kyle, Seth, Ying da UNC e aos amigos e colegas de Cambé, Londrina, São Paulo, Chapel Hill e Quedas do Iguaçu, que torceram por mim. Agradeço à FAPESP e CAPES, pela bolsa de doutorado e reserva técnica, concedidas tanto no Brasil quanto no estágio no exterior (processos n o 2014/04903-8 e 2015/08139-3, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), bem como ao CNPq pelo financiamento de projetos coordenados pela professora Neyde. Por fim, mas não menos importante, agradeço aos servidores do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Paraná -IFPR Campus Avançado Quedas do Iguaçu, pela imensa ajuda dispensada durante o período de conclusão deste trabalho.The main focus of this thesis is: application of nanostructured TiO2 compact layers in dye-sensitized photoelectrosynthesis cells (DSPECs) and syntheses and characterization of Ir(III) polypyridyl complexes towards molecular devices. The first investigation focused on the preparation of nanostructured TiO2 sols using a sol-gel method. The deposition of these nanoparticles through the Layer-by-Layer method led to a thin film growth, which were applied at the photoanode of DSPECs between the conducting glass and the mesoporous network to evaluate the performance of these devices. The obtained thin films are highly compact and the photoelectrochemical characterization of DSPECs showed photocurrent enhancements of 53%, compared with non-modified devices. Voltammetry analyses depicted that the compact layers promote shifts to more negative potentials, which may lead to higher oxygen evolution efficiencies. Incident photon-to-current efficiencies (IPCE) corroborate the role of compact layers in these devices. Potential decay/electron lifetime measurementspioneered in DSPECsdemonstrated a successful accomplishment of such an innovative approach. The second part of this work focused on the obtention of Ir(III) complexes with potential application in luminescent systems. Three new polypyridyl heteroleptic Ir(III) complexes [Ir(Fppy)2(CF3pic)], [Ir(ppy)2(CF3pic)] and [Ir(Meppy)2...