Neue Wege zu nitridischen Phosphat-Netzwerken

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Oeckler; Professor Dr. Wolfgang Schnick
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317677328

Das Projekt fokussiert auf eine synergistische Herangehensweise zur Synthese und Strukturaufklärung von (Oxo-)Nitridophosphaten und Varianten davon. Neue Verbindungen werden in exploratorischen Untersuchungen typischerweise zunächst als mikrokristalline Nebenphasen in heterogenen Produkten erhalten. Diese werden unter Zuhilfenahme der Elektronenkristallographie und Synchrotron-Mikrofokusdiffraktion identifiziert. Gleiches gilt für Zwischenprodukte, die Hinweise auf Reaktionswege liefern. Somit wird eine Grundlage zur Syntheseoptimierung mit dem Ziel phasenreiner Produkte geschaffen. Die Erweiterung der strukturellen Vielfalt von (Oxo-)Nitridophosphaten steht ebenso im Fokus wie die Aufklärung ihrer Bildungsmechanismen bei Festkörpersynthesen unter extremen Bedingungen. Der Ausgangspunkt sind exploratorische synthetische Arbeiten mit Hochtemperatur-, Hochdruck- und Precursor-Routen sowie Kombinationen davon. Umsetzungen mit dem Multianvil-Verfahren sollen auch hinsichtlich der Wirkungsweise der dabei eingesetzten Mineralisatoren untersucht werden. In Erweiterung dieser Substanzklasse wird auch die Synthese und Charakterisierung gemischter nitridischer Phosphatsilicate angestrebt. Neben Nitridierungs- und Metathesereaktionen werden auch molekular vororganisierte Precursoren eingesetzt. Auch das Kristallisationsverhalten intermediär gebildeter nitridischer Gläser wird untersucht. Dabei auftretende metastabile Mikrokristalle können ihrerseits als Vorläuferverbindungen zu neuen nitridischen Netzwerken verwendet werden. Zudem wird versucht, Hochdruckphasen, auch von PON selbst, zu charakterisieren. Heterogene Produkte und Minoritätsphasen darin werden unter Zuhilfenahme der Elektronen¬kristallographie identifiziert und strukturell charakterisiert. Dabei werden leistungsfähige Methoden wie Elektronen-diffraktionstomographie sowie die Kombination aus TEM und Diffraktion mit mikrofokussierter Synchrotronstrahlung zur präzisen Strukturaufklärung mikro- bis nanokristalliner Verbindungen verwendet. Bei komplexen nitridischen Strukturen zu erwartende Realstruktureffekte werden mittels STEM-HAADF und hochaufgelösten EDX- bzw. EELS-Mappings sowie auch anhand ihrer diffusen Streuung untersucht. Die Charakterisierung von abgefangenen Zwischenstufen liefert zudem wesentliche Informationen zum Verständnis der Bildungsreaktionen. Damit lassen sich die Synthesewege optimieren und gezielt phasenreine Produkte herstellen. Deren potenzielle Eigenschaften wie Ionenleitung oder Zeolith-typisches Verhalten sollen in Kooperationen untersucht werden. Ergänzend sind DFT-Rechnungen an besonders interessanten nitridischen Verbindungen geplant. In diesem Projekt sollen also anspruchsvolle Synthesen mit modernen Methoden der Strukturaufklärung effizient kombiniert werden, um auch zunächst schwer zugängliche neue Netzwerkstrukturen zu identifizieren und so präparativ zu erschließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Scangenerator inkl. Software als TEM Zubehör
• Gerätegruppe: 6350 Spezielle Meßgeneratoren (außer 630-634)