Dokument: Ionische Flüssigkeiten: Synthese, Charakterisierung und Verwendung in der Nanopartikelsynthese
| Titel: | Ionische Flüssigkeiten: Synthese, Charakterisierung und Verwendung in der Nanopartikelsynthese | |||||||
| Weiterer Titel: | Ionic liquids: Synthesis, characterization and application in nanoparticle synthesis | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=54475 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20201019-113300-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Schmitz, Alexa [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Janiak, Christoph [Gutachter] Prof. Dr. Ganter, Christian [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Metall-Nanopartikel (M-NP) zeichnen sich durch Ihre, im Vergleich zum Bulkmaterial, verän-derten Eigenschaften besonders aus. Da sie sich jedoch in einem energetisch ungünstigen Zustand befinden kommt es, wenn die Oberfläche nicht geschützt wird, zur Agglomeration. Um die NP zu schützen und dennoch ihre Eigenschaften zu behalten, können ionische Flüs-sigkeiten (ILs) verwendet werden, welche nur schwach an die Oberfläche koordinieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Bildung von mono- und bimetallischen NP untersucht und neue ILs synthetisiert und charakterisiert. Ergebnisse dieser Arbeiten konnten in vier Publika-tionen in wissenschaftlichen Fachjournalen veröffentlicht werden.
Zunächst wurde die Synthese von Metallflourid-NP auf thermisch reduziertem Graphitoxid (TRGO) durchgeführt. Es konnten erfolgreich EuF3-, PrF3-, und FeF2-NP auf vier verschiede-nen TRGOs immobilisiert werden. Für CoF2-NP gelang die Immobilisierung lediglich auf TRGO-SH. Galvanostatische Lade-/Entladeprofile des FeF2@TRGO-400 Materials zeigten eine gute Ratenleistung, z.b Kapazitäten von 220 und 130 mAh/g bei einer Stromdichte von 200 bzw. 500 mA/g, was sie für die Verwendung als Akkumulatoren interessant macht. Weiter wurden bimetallische Fe/Al-NP durch Bottom-Up und Top-Down Verfahren hergestellt. Durch ein Bottom-Up Verfahren konnten FeAl-NP synthetisiert werden, welche jedoch auf einem amorphen Untergrund lagen (für FeCl2 & LiAlH4 und [LiFe(btsa)3] & LiAlH4, btsa = bis(trime-thylsilyl)amid); für den Ansatz aus Fe(CO)5 und (AlCp*)4 konnten vollständig oxidierte FeAl2O4-NP gewonnen werden. Beim Top-Down Verfahren mittels Magnetron Sputtersystem konnten kleine Fe4Al13-NP identifiziert werden. Die Partikel in [OPy][NTf2] zeigten eine rote Farbe mit einer Absorptionsbande bei 520 nm ähnlich der Plasmonenresonanz von Au-NP. Somit schei-nen die Partikel eine ähnliche elektronische Struktur zu besitzen. In zwei weiteren Veröffentlichungen wurden zunächst die Salze [CnTHT][I] und [CnTHT][BPh4] (n = 4-10) hergestellt und charakterisiert. Anschließend wurden die ILs [CnTHT][NTf2] synthe-tisiert. Es wurden unter anderem die Viskositäten, Dichten und Dampfdrücke experimentell bestimmt und mittels PC-SAFT modelliert. Zum Schluss konnten noch die Löslichkeiten der ILs in Wasser bestimmt werden. Diese ILs mit n = 4-8 wurden danach in der ADH katalysierten Reaktion von 4-Methylacetophenon (Me-ACP) zu 1-(4-Metyhlphenyl)ethanol (Me-PE) unter-sucht, da sie sich für die Nanopartikelstabilisierung als nicht vielversprechend zeigten. Dabei konnte ein sogenannter odd-even Effekt festgestellt werden. Hierbei zeigten sich für gerade Kettenlängen eine Minderung im Umsatz der Reaktion und für die ungeraden Kettenlängen eine deutliche Steigerung. Ein solcher Effekt trat bei der Katalyse von Acetophenon nicht auf, dort gab es nur einen linearen Verlauf. Dieser odd-even Effekt wurde dabei auf die molekulare Wechselwirkung des methylierten Produktes Me-PE mit dem ungeraden Kation der IL zurück-geführt. Messungen der kritischen Mizellenkonzentrationen (CMC) Messungen zeigten, dass durch die Zugabe von Me-PE die Mizellbildung gehemmt wurde.Metal nanoparticles (M-NP) are particularly distinguished by their properties, which are differ-ent from those of bulk material. However, since they are in an energetically unfavorable state, agglomeration occurs if the surface is not protected. In order to protect the NP and still retain their properties, ionic liquids (ILs) can be used, which only weakly coordinate with the surface. In this work the formation of mono- and bimetallic NP was investigated and new ILs were synthesized and characterized. Results of this work were published in four scientific journals. First, the synthesis of metal-fluoride NP supported on thermally reduced graphite oxide (TRGO) was performed. EuF3-, PrF3- and FeF2-NP were successfully immobilized on four dif-ferent TRGO types. For CoF2-NP the immobilization was only possible on TRGO-SH. Electro-static charge/discharge profiles of the FeF2@TRGO-400 material indicated a good rate perfor-mance, e.g. capacities of 220 and 130 mAh/g at current densities of 200 and 500 mA/g, re-spectively, which makes them interesting for use as accumulators. Furthermore, bimetallic Fe/Al-NP were produced by bottom-up and top-down processes. With the bottom-up, FeAl-Np could be synthesized but they were on an amorphous background (for FeCl2 & LiAlH4 and [LiFe(btsa)3] & LiAlH4, btsa = bis(trimethylsilyl)amide) and for the prepara-tion from Fe(CO)5 and (AlCp*)4 completely oxidized FeAl2O4-NP could be identified. In the top-down process, using a magnetron sputtering system, small Fe4Al13-NP could be identified after thermal and electron-beam annealing. The particles in [OPy][NTf2] showed a red color with an absorption band at 520 nm, similar to the plasmon resonance of Au-NP. Thus, the particles appear to have a similar electronic structure. In two further publications, the salts [CnTHT][I] and [CnTHT][BPh4] (n = 4-10) were prepared and characterized. Subsequently, the room temperature ILs (RTILS) [CnTHT][NTf2] were syn-thesized and extensively characterized. Viscosities, liquid densities and vapor pressures were also determined experimentally and modelled using PC-SAFT. Finally, the solubilities of the ILs in water could be determined. These RTILs with n = 4-8 were then investigated in the ADH catalyzed reaction of 4-methylacetophenone (Me-ACP) to 1-(4-methylphenyl)ethanol (Me-PE), as they did not show any promise for nanoparticle stabilization. An odd-even effect could be found. For even chain lengths, a reduction in the reaction conversion was found and a significant increase for odd chain lengths. Such an effect did not occur in the catalysis of acetophenone, where there was only a linear course. This odd-even effect was attributed to the molecular interaction of the methylated product Me-PE with the odd cation of IL. Critical micelle concentration (CMC) measurements showed that the addition of Me-PE inhibited micelle formation. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Anorganische Chemie und Strukturchemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 19.10.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 19.10.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 27.08.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 09.10.2020 |
