Selbstorganisierte Filme aus supramolekularen Koordinationspolymeren und ihre Stofftransporteigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Tieke
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225206504

Durch koordinative Schicht-für-Schicht-Adsorption von Metallionen und Polymeren mit Liganden als Substituenten (polytopische Liganden) sollen ultradünne Filme und Trennmembranen aus Koordinationspolymernetzwerken hergestellt und auf ihre Stofftransporteigenschaften untersucht werden. Bisher liegen kaum Kenntnisse über die Verwendbarkeit von Koordinationspolymeren als Trennmembranen vor. Ausgangspunkt der Arbeiten ist die Synthese geeigneter Polymere mit Ligandengruppen als Substituenten (polytopische Liganden). Die Herstellung soll durch radikalische Copolymerisation von Vinyl- und Acrylmonomeren erfolgen, wobei eines der Comonomere (A) eine Ligandengruppe trägt. Das andere Comonomer (B) wird so variiert, dass Copolymere mit unterschiedlicher Hydrophilie, Ladung, pH-, temperatur- und potenzial-sensitivem Verhalten entstehen. Die abgeschiedenen Filme werden auf ihre strukturellen Eigenschaften (optische Absorption, Filmdicke, Morphologie, Metallgehalt) untersucht. Die Membranen werden durch Schicht-für-Schicht-Adsorption von verschiedenen Copolymeren und Metallsalzen auf porösen Trägern hergestellt. Die Netzwerkdichte der Membranen wird über das Comonomerverhältnis A:B der Copolymere variiert. Der Stofftransport wird durch Messung der Permeationsraten von Salzen und Neutralmolekülen in wässriger oder organischer Lösung unter Diffusionsdialyse- und Nanofiltrationsbedingungen untersucht. Membranen mit verschiedener Netzwerkdichte werden studiert. Membranen, die Copolymere mit kationischen oder anionischen Cobausteinen enthalten, sollten Anionen- bzw. Kationenaustauscherwirkung zeigen. Diese wird am Beispiel der Entsalzung und Entsäuerung wässriger Elektrolytlösungen unter Elektrodialysebedingungen nachgewiesen. Die Möglichkeit zur Herstellung schaltbarer Membranen wird ebenfalls untersucht. Hierzu werden Membranen hergestellt, die Copolymere mit redoxaktiven Bausteinen oder pH- und temperatursensitiven Sequenzen enthalten. An diesen Membranen wird versucht, Fluss und Selektivität über Änderungen des Oxidationszustands, des pH-Werts und der Temperatur zu beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen