Synthese schaltbarer MOFs und in situ Röntgenbeugung von Gas- und Flüssigphasen- induzierten reversible strukturellen Transformationen
Laufzeit: Oktober 2016 - September 2019
Um die Rolle der Metalle sowie der daraus resultierenden Bindungssituation (Gelenkenergetik) zu verstehen, fokussiert sich das Vorhaben auf die Synthese von pillared layer MOFs als Modellsysteme, mit Hauptaugenmerk auf die zweikernigen Schaufelradkomplexe (M2(O2C-R)4, M = Mn, Co, Ni, Cu, Zn) als Knoten und 2,6-Naphthalendicarboxylat als Linker (DUT-8). In dieser Reihe ragt DUT-8(Ni) heraus in Bezug auf seine Volumenänderung, während andere Systeme einen weniger stark ausgeprägten Strukturänderungseffekt (gating) zeigen. EPR-Spektroskopie soll genutzt werden, um den Einfluss derartiger Metallsubstitutionen in der offenen und geschlossenen Phase zu analysieren. Dabei sollen unterschiedliche Metallsubstitutionsmuster (M1M2(O2C-R)4; M1, M2 = Mn, Co, Ni, Cu, Zn etc.) hergestellt werden, um spektroskopisch idealisierte Modellsysteme zu generieren, welche in situ die Verfolgung der Schaltphänomene mittels EPR Spektroskopie ermöglichen . Die Modellmaterialien sollen im Hinblick auf ihre Schaltkinetik sowie die Adsorption von Mischungen analysiert werden, um selektive Wirt-Gast-Interaktionen während der Adsorption von Mischungen in situ aufklären zu können. Zudem wird die Selektivität des Schaltens durch Gastmoleküle in der flüssigen Phase anhand wohldefinierter Modellsysteme untersuchen. DUT-8(Ni) soll zudem als Modellsystem dienen, um kooperative Effekte bei den Phasenumwandlungen aufzuklären, d.h. Partikelgrößeneffekte und einstellbare Abweichungen von der chemischen Zusammensetzung. Eine wesentliche Aufgabe ist daher, Synthesebedingungen auszuarbeiten, welche die Einstellung von Partikelgrößenverteilungen des DUT-8(Ni) ermöglichen. Parallelisierte Adsorptions-Diffraktions- sowie Adsorptions-EXAFS-Experimente sollen dabei die eindeutige Identifizierung der Schlüsselfaktoren ermöglichen, welche für das Auslösen schrittweiser Phasenübergänge zwischen geschlossener und offener Phase verantwortlich sind.
