Synthese, Charakterisierung und Anwendung poröser Aluminium-MOFs auf Basis schwefelhaltiger Linkermoleküle

Reimer, Nele

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese, Charakterisierung und möglichen Anwendung neuer sowie isoretikulärer aluminiumhaltiger Metall-Organischer Gerüstverbindungen (Al-MOFs) basierend auf schwefelhaltigen Linkermolekülen. Verwendet wurden die Sulfone 4,4´-Sulfonyldibenzoesäure (H2SDBA), 3,3´,4,4´-Diphenylsulfontetracarbonsäuredianhydrid (DPSDA) und 5,5-Dioxo-dibenzo[b,d]thiophen-3,7-Dicarbonsäure (H2BPDC-SO2), 2,5-Thiophendicarbonsäure (H2TDC), das Lithiumsalz der 5-Sulfoisopthalsäure (m-H2BDC-SO3H) sowie 2,5-Dimercapto-1,4-Benzoldicarbonsäure (H2DMBD). Zur Entdeckung und Syntheseoptimierung wurde auf Hochdurchsatzmethoden zurückgegriffen. Unter Verwendung der Linkermoleküle H2SDBA und DPSDA konnten zwei neue sulfonfunktionalisierte mikroporöse Verbindungen CAU-11 [Al(OH)(SDBA)]·0.25DMF und CAU-12 [Al2(OH)2(DPSTC)(H2O)2]·H2O erhalten werden. Beide Verbindungen sind aus Ketten von trans eckenverknüpften AlO6-Polyedern aufgebaut. Im Falle von CAU-11 werden die Ketten über die Linkermoleküle zu einer zweidimensionalen Schichtstruktur verknüpft. CAU-11 weist dabei eine äußerst selten vorkommende permanente Porosität innerhalb der Schichten auf. Das hydrophobe Sorptionsverhalten konnte, ausgehend von DPSDA, durch Herstellung der isoretikulären Verbindung CAU-11-COOH [Al(OH)(H2DPSTC)]·0.5H2O in ein hydrophiles umgewandelt werden. Im Falle von CAU-12 [Al2(OH)2(DPSTC)(H2O)2]·H2O werden die anorganischen Ketten zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft...

This thesis deals with the synthesis, characterization and potential application of new and isoreticular aluminum based metal-organic frameworks (Al-MOFs) based on sulfur-containing linker molecules. Used were the sulfones 4,4’-sulfonyldibenzoic acid (H2SDBA), 3,3´,4,4´-diphenylsulfonetetracarboxylic acid dianhydride (DPSDA) and 5,5-dioxo-dibenzo[b,d]thiophene-3,7-dicarboxylic acid (H2BPDC-SO2), 2,5-thiophenedicarboxylic acid (H2TDC), 5-sulfoisophthalic acid monolithium salt (m-H2BDC-SO3H) as well as 2,5-dimercapto-1,4-benzenedicarboxylic acid (H2DMBD). For the discovery as well as the optimization of reaction conditions high-throughput methods were employed. The use of the linker molecules H2SDBA and DPSDA resulted in the formation of two new sulfone-functionalized microporous compounds, CAU-11 [Al(OH)(SDBA)]·0.25DMF and CAU-12 [Al2(OH)2(DPSTC)(H2O)2]·H2O, respectively. Both compounds are based on chains of trans corner-sharing AlO6-polyhedra. In the case of CAU-11, the linker molecules connect these chains to build up a two-dimensional layered structure containing a very uncommon permanent interlayer porosity. The use of DPSDA also resulted in the isoreticular compound CAU-11-COOH [Al(OH)(H2DPSTC)]·0.5H2O. Therefore, the hydrophobic compound becomes hydrophilic. In CAU-12 [Al2(OH)2(DPSTC)(H2O)2]·H2O the inorganic chains are connected to form a three-dimensional structure...

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Reimer, Nele: Synthese, Charakterisierung und Anwendung poröser Aluminium-MOFs auf Basis schwefelhaltiger Linkermoleküle.

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