Dokument: Porenoberflächen-Analyse für neue Metall-organische Gerüstverbindungen und Metall-organische Gele aus Harnstoff-funktionalisierten Liganden

Titel:	Porenoberflächen-Analyse für neue Metall-organische Gerüstverbindungen und Metall-organische Gele aus Harnstoff-funktionalisierten Liganden
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=44546
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20180118-085502-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Glomb, Sebastian [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 14,04 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 19.01.2018 / geändert 19.01.2018
Beitragende:	Prof. Dr. Janiak, Christoph [Gutachter] Prof. Dr. Ganter, Christian [Gutachter]
Stichwörter:	MOF
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Darstellung von neuen Metall-organischen Gerüstverbindungen (MOFs) und Metall-organischen Gelen (MOGs) auf Basis von Harnstoff funktionalisierten Carboxylatliganden. MOFs sind aufgebaut aus Metallzentren, die als Knotenpunkte fungieren, und mehrzähnigen Liganden, welche die Knotenpunkte ein-, zwei-, oder dreidimensional verknüpfen. Die erhaltenen Netzwerke weisen potentielle Porosität auf und eignen sich aufgrund ihrer hohen, inneren Oberflächen (>7000 m2·g-1) insbesondere für die Gasspeicherung und -trennung. Gele sind Mischungen aus zwei miteinander mischbaren Komponenten, deren Struktur in ihrem rheologischen Verhalten verfestigt ist. MOGs sind eine spezielle Art von Gelen, die in der festen Phase Metallionen, Metallnanopartikel oder Metallkomplexe erhalten. In der vorliegenden Arbeit wurden insgesamt 13 neue, Harnstoff-funktionalisierte Linker synthetisiert und auf ihre Eignung zur Darstellung von MOFs und MOGs getestet. Das Ziel war die Synthese von messbaren Kristallen für die Einkristalldiffraktometrie und deren Strukturlösung. Die erhaltenen MOFs wurden IR spektroskopisch, thermogravimetrisch und mittels Pulver Röntgendiffraktometrie untersucht. Es konnten insgesamt neun neue Verbindungen durch die Umsetzung der Harnstoff-funktionalisierten Linker mit Salzen von Zn(II), Cd(II) und Mn(II) erhalten und deren Struktur gelöst werden. Drei der erhaltenen Verbindungen konnten erfolgreich aktiviert werden und auf ihre Gassorptionseigenschaften in Bezug auf N2, H2, CO2, NH3 und SO2 untersucht werden. Trotz ihrer geringen BET-Oberflächen (<60 m2·g-1) weisen diese Verbindungen eine erhöhte Aufnahme für H2 und CO2 auf. Die gemessenen Gas-Aufnahmen an SO2 und NH3 liegen im Spitzenbereich der veröffentlichten Aufnahmen für diese beiden Gase in MOFs. Die erhaltenen Verbindungen sowie die für die Synthese verwendeten, organischen Liganden wurden zur Veröffentlichung in wissenschaftlichen Journalen eingereicht. Für die Darstellung von MOGs wurde der Einfluss der unterschiedlichen Reaktionsparameter (Temperatur, Konzentration und molares Verhältnis) der Edukte auf die Bildung untersucht. Es konnten stabile Metallogele durch die Umsetzung mit Cr(III)-Salzen erhalten werden. Nach der überkritischen Trocknung der Gele mit CO2 wurden die BET-Oberflächen (~420 m2·g-1) und die Sorptionseigenschaften in Bezug auf CO2 im Nieder- und Hochdruckbereich (≤17.5 bar) gemessen. Die Aufnahme bei einem Druck von 17.5 bar beträgt 960 mg CO2 pro Gramm Metallogel. The present work deals with the syntheses of new metal-organic frameworks (MOFs) and metal-organic gels (MOGs) based on urea-functionalized carboxylate ligands. MOFs are built up from metal centers acting as nodes and multidentate, bridging ligands that link the nodes one-, two-, or three-dimensionally. The resulting networks have potential porosity and are particularly suitable for gas storage and separation due to of their high, inner surfaces (>7000 m2·g-1). Gels are mixtures of two mutually miscible components whose structure is solidified in their rheological behavior. MOGs are a special type of gels which also receive metalions, metal-nanoparticles or metal-complexes in the solid phase. In the present work, a total of 13 new possible linkers were synthesized and tested for their suitability for the synthesis of MOFs and MOGs. The objective was the synthesis of measurable crystals for the single-crystal X-ray diffraction and their structural solution. The MOFs were investigated by IR-spectroscopy, thermogravimetry and powder X-ray diffractometry. A total of nine new compounds were obtained by the reaction of the urea-functionalized linkers with salts of Zn(II), Cd(II) and Mn(II), and their structure was solved. Three of the obtained compounds were successfully activated and their gas absorption properties in relation to N2, H2, CO2, NH3 and SO2 were investigated. Despite their low BET surface area (<60 m2·g-1), these compounds show increased H2 and CO2 uptake as well as uptake of SO2 and NH3, which is at the top of the reported values so far for both gases in MOFs. The obtained metal-organic frameworks as well as the organic ligands used for the syntheses were submitted for publication in scientific journals. For the synthesis of the MOGs the influence of the different reaction parameters temperature, concentration and the molar ratio of the starting materials on the formation was investigated. Stable metallogels could be obtained by reaction with Cr(III) salt. After the Gels were dried overcritically with CO2, their BET-surface area (~420 m2·g-1) and the sorption properties with respect to CO2 in the low and high pressure range (≤17.5 bar) were measured. The uptake at a pressure of 17.5 bar is 960 mg CO2 per gram of the metallogel.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Anorganische Chemie und Strukturchemie
Dokument erstellt am:	18.01.2018
Dateien geändert am:	19.01.2018
Promotionsantrag am:	25.07.2017
Datum der Promotion:	28.09.2017