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Periodisch mesoporöse Organokieselgele: Modifikation, Analyse und Anwendung in der Katalyse

  • Periodisch mesoporöse Organokieselgele (PMOs) sind anorganisch-organische Hybridmaterialien, die aus organischen Brückenmolekülen R, z. B. Phenyleneinheiten, und diese verbindende, glasartigen Si-O-Si-Einheiten aufgebaut sind. Formal bestehen sie aus [O\(_1\)\(_,\)\(_5\)Si-R-SiO\(_1\)\(_,\)\(_5\)]-Einheiten. Sie verbinden die Möglichkeiten über organische Synthesechemie Veränderungen an den Brückenmolekülen durchzuführen mit der Beständigkeit von Silikaten gegenüber thermischen und chemischen Einflüssen. Durch strukturgebende Template werden sie mit Mesoporen dargestellt und erhalten so neben einer sehr engen Porenradienverteilung auch eine sehr hohe spezifische Oberfläche im Bereich von 500-1000 m\(^2\)/g. Die vorliegende Arbeit berichtet über die Modifikation von Phenylen-PMOs auf zwei grundverschiedene Arten. Die erste ist die Pfropfungsmethode, bei der reaktive Si-OH-Gruppen auf der Oberfläche des PMOs dazu genutzt werden, an Alkoxysilylgruppen gebundene funktionelle Gruppen auf die Oberfläche aufzubringen. Die zweite Art ist die Aromatenchemie, mit der die verbrückende Phenylengruppe modifiziert werden kann. Erfolgreich auf die Oberfläche eines PMOs aufgebracht wurden Diaminomethyl-, Mercapto-, Isocyanat- und eine neu synthetisierte \(\it N\),\(\it N\)-Bis(diphenylphosphinomethyl)amingruppe. Die Mercapto- und die \(\it N\),\(\it N\)-Bis(diphenylphosphinomethyl)amingruppe wurden im Folgenden genutzt um die katalytisch aktiven Metalle Quecksilber und Rhodium zu binden. Die so dargestellten, heterogenisierten Katalysatoren wurden in Testreaktionen eingesetzt und mit ihren Homogenvarianten verglichen. Die immobilisierten Varianten verzeichneten insgesamt eine Abnahme der katalytischen Aktivität, boten allerdings auch niedrige Abgabewerte der Metalle an die Reaktionslösung. Außerdem heterogenisiert wurde Acridon, ein extrem stark fluoreszierenden Molekül mit hoher Quantenausbeute über die Anbindung an eine Isocyanatgruppe. Fluoreszenzmessungen ergaben die Veränderung des Absorptionsspektrums. Im Rahmen des MAGNENZ Forschungskollegs wurde nach einer Möglichkeit gesucht, ein Trägermaterial so zu verändern, dass es magnetisch abtrennbar ist. Durch Einbau von superparamagnetischen Maghemitnanopartikeln in den Phenylen-PMO konnte dieses Ziel verwirklicht werden. Das resultierende Material reagiert empfindlicher auf die Anwesenheit von Säuren, behält aber seine Resistenz gegenüber thermischen Einwirkungen und kann weiterhin in allen üblichen Lösungsmitteln eingesetzt werden. Das letzte Kapitel behandelt die gefundenen Kristallstrukturen von Methantrisulfonsäure, einer Säure die ebenfalls für das Forschungskolleg MAGNENZ von Interesse war.

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Metadaten
Author:Dirk Schaffner
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-44869
Advisor:Werner Thiel
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2016/08/11
Year of Publication:2016
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2016/09/15
Date of the Publication (Server):2016/11/08
Number of page:XX, 239
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
Licence (German):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vom 30.07.2015