Lösliche poröse Salzgerüste

• Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Henke
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415553115

Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Erforschung des Designs, der Synthese und der Charakterisierung einer neuartigen Familie löslicher poröser Materialien, die als Porous Salt Frameworks (PSFs) bezeichnet werden. Diese PSFs bestehen aus alkoxy-ketten-funktionalisierten organischen Bausteinen, die mit Alkalimetallen (wie Na und Li) oder Erdalkalimetallen (wie Ca) kombiniert werden. Sie weisen eine einzigartige Kombination von Materialeigenschaften auf, darunter die Fähigkeit, aus wässrigen oder ethanolischen Lösungen (nicht Suspensionen) verarbeitet zu werden, und die Fähigkeit, aus diesen Lösungen als poröse Gerüststrukturen mit vorteilhaften Gassorptionseigenschaften zu kristallisieren. Bemerkenswerterweise können diese Materialien zyklisch kristallisiert und gelöst werden, während sie ihre mikroporöse Gerüststruktur im festen Zustand beibehalten. In der ersten Phase des Projekts haben wir erfolgreich Na-PSFs und Li-PSFs auf Basis von aromatischen organischen Dicarboxylat-Bausteinen entwickelt. Die zweite Phase zielt darauf ab, die PSF-Familie durch die Einbeziehung organischer Bausteine mit unterschiedlichen Geometrien zu erweitern, was zu neuen PSFs mit deutlich erhöhter Porosität sowie verbesserter chemischer und mechanischer Stabilität führt. Darüber hinaus sollen die physikochemischen Parameter, die die Löslichkeit und Prozessierbarkeit der PSFs bestimmen (wie spezifische Löslichkeiten in verschiedenen Lösungsmitteln, zyklische Selbstorganisation und Zerlegung aus Lösung sowie pH-abhängige Selbstorganisation) sowie ihre funktionellen Porositätseigenschaften (einschließlich Porenvolumen, Porengröße und Sorptionsselektivität für technisch relevante Kohlenwasserstoffe) systematisch untersucht werden. Ein zentraler Schwerpunkt dieses Projekts ist es, den Selbstorganisationsmechanismus der organischen Bausteine mit den Metallionen aus konzentrierten Lösungen mittels fortschrittlicher Röntgenstreuungstechniken zu entschlüsseln. Durch diese Studien streben wir an, kritische Zusammenhänge zwischen Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften zu etablieren, die unser Verständnis dieser neuen Klasse poröser Materialien vertiefen werden. Letztendlich wird diese Forschung den Weg für die praktische Anwendung von PSFs in der Molekültrennung, Katalyse und anderen wichtigen Technologiefeldern ebnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen