MOFs (metal-organic frameworks) auf Basis fluorierter und perfluorierter aromatischer Carboxylat-Liganden: Gezielte Synthese, Strukturen und Eigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Ruschewitz
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397947979

MOFs (metal-organic frameworks) und Koordinationspolymere (CPs) sind ein intensiv untersuchtes Forschungsgebiet der modernen Festkörper- und Materialchemie. Seit kurzem versucht man nun, die Gasspeicher- und Gastrennungseigenschaften dieser Verbindungen durch den Einbau von teil- und perfluorierten Linkerliganden zu optimieren. Auch in Bezug auf die thermische und chemische Beständigkeit erwartet man von diesen so modifizierten Materialien verbesserte Eigenschaften. Allerdings sind die Hinweise in der Literatur, ob dies tatsächlich gelingt, widersprüchlich, da es nur wenige isostrukturelle MOFs mit unterschiedlichen Fluorierungsgraden gibt, an denen man vergleichende Untersuchungen durchführen kann. Wir präsentieren ein Konzept auf Basis eines einfachen strukturellen Parameters, nämlich des Torsionswinkels zwischen der Carboxylat-Gruppe und dem Phenyl-Ring, das es erlaubt, gezielt isostrukturelle MOFs mit aromatischen Carboxylat-Liganden mit unterschiedlichen Fluorierungsgraden herzustellen. An diesen so hergestellten MOFs sollen dann vergleichende Untersuchungen zur chemischen und thermischen Stabilität, aber auch zu den Gasadsorptionseigenschaften für unterschiedliche polare und unpolare Gase durchgeführt werden. Hierbei ist insbesondere die geänderte Polarität innerhalb der MOF-Pore durch die Fluorierung von Bedeutung. Es wurde ein einfaches Experiment entwickelt, das es erlaubt, durch die Einlagerung eines solvatochromen Farbstoffs in die MOF-Poren die Polaritätsänderungen zu bestimmen. Diese Ergebnisse sollen mit Messungen des Kontaktwinkels zur Bestimmung der Hydrophobizität der jeweiligen MOFs und theoretischen Rechnungen (in Kooperation) korreliert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen