Dokument: Metall-organische Gerüstverbindungen und deren Polymerkomposite für potenzielle Gas- und Dampfadsorptionsanwendungen
| Titel: | Metall-organische Gerüstverbindungen und deren Polymerkomposite für potenzielle Gas- und Dampfadsorptionsanwendungen | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=61545 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20221222-094229-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Jansen, Christian [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: | Im Zuge dieser Arbeit wurden die Sorptionseigenschaften von Metall-organischen Gerüstverbindungen mit verschiedenen Metallen und Linkern untersucht. Das Ziel war es MOFs für verschiedene sorptionsbasierte Anwendungen zu untersuchen. Ebenso wurden in dieser Arbeit auch Kompositmaterialien aus Metall-organischen Gerüstverbindungen und verschiedenen Polymeren für diese sorptionsbasierten Anwendungen erforscht. Dies geschah unter verschiedenen Gesichtspunkten und war unter anderem abhängig von den verwendeten Polymeren. Die Grundlage dieser Arbeit basierte auf der Verwendung von stabilen Metall-organischen Gerüstverbindungen, die durch das HSAB-Konzept als stabile Bindungsformen klassifiziert wurden. So wurden höher geladene Kationen (+ III und + IV) mit carbonsäurebasierten Liganden umgesetzt, oder niedriger geladene Kationen (+ II) mit Imidazolatliganden. Diese Kombinationen sind laut HSAB-Konzept als hart-hart oder weich-weich einzustufen. Die synthetisierten Verbindungen wurden für verschiedene Adsorptionsanwendungen untersucht, diese beinhalteten unter anderem die Wasseraufnahme oder die Adsorption von flüchtigen organischen Verbindungen. Der Großteil der Messungen wurde im relativen Druckbereich bis p p0–1 = 0.9 untersucht und gilt als Standard in der Forschung für Dampfadsorption, um eine Kondensation der Dämpfe in der Pore zu verhindern. Aufbauend auf den reinen Dampfadsorptionsergebnissen wurden weitergehende Untersuchungen durchgeführt, die thematisch an die Sorptionsdaten anschließen. Hierunter fallen zum Beispiel die Kontrolle der Stabilität der MOFs mittels Pulverröntgendiffraktometrie und Stickstoffsorptionen. Dies sollte eine weiterbestehende Kristallinität und Porosität nach den durchgeführten Dampfsorptionsexperimenten überprüfen und gewährleisten. Ein weiteres wichtiges Feld der Forschung waren theoretischen Rechnungen, die auf den experimentellen Daten basieren, wie die Kalkulation von IAST-Selektivitäten oder das Berechnen der Adsorptionsenthalpien. Diese theoretisch berechneten Daten sind wichtig, um die Eignung einer Metall-organischen Gerüstverbindung für eine potenzielle Anwendung bewerten zu können. Die im weiteren Verlauf dieser Arbeit untersuchten Kompositmaterialien wurden, wie oben bereits beschrieben, nach erfolgreicher Dampfsorption weiteren Experimenten unterzogen, die abhängig von den eingesetzten Polymeren waren. Es wurden beispielweise die MOF@Chitosan-Komposite zum Einsatz in adsorptionsgetriebenen Wärmetransformationsgeräten getestet. Im Detail wurde hierbei die Stabilität bzw. die Widerstandsfähigkeit der Komposite gegenüber Pilzen getestet. Diese können in den Geräten hervorragende Wachstumsbedingungen vorfinden, aufgrund der hohen Feuchtigkeit und Wärme, daher müssen potenzielle Arbeitsmittel dagegen resistent sein.In the course of this work, the sorption properties of metal-organic frameworks with different metals and linkers were investigated. The aim was to investigate MOFs for various sorption-based applications. Similarly, composites of metal organic frameworks and various polymers were also explored in this work for these sorption-based applications. This was done from different aspects and was dependent on the polymers used, among other factors. The premise of this work was based on the use of stable metal organic frameworks classified as stable bonding forms by the HSAB concept. Thus, higher charged cations (+ III and + IV) were combined with carboxylic acid based ligands, or lower charged cations (+ II) with imidazolate ligands. According to the HSAB concept, these combinations can be classified as hard hard or soft soft. The synthesized compounds were studied for various adsorption applications, these included water uptake or adsorption of volatile organic compounds. The majority of the measurements were studied in the relative pressure range up to p p0–1 = 0.9 which is considered the standard in vapor adsorption research to prevent vapor condensation in the pore. Based on the vapor adsorption results, more advanced studies were conducted that thematically follow the sorption data. These include, for example, monitoring the stability of the MOFs, using powder X-ray diffraction and nitrogen sorptions. This was to verify and ensure the crystallinity and porosity after the vapor sorption experiments. Another important field of research were theoretical calculations based on the experimental data, such as the calculation of IAST selectivities or the calculation of adsorption enthalpies. These theoretically calculated data are important to evaluate the suitability of a metal-organic framework for a potential application. The composite materials investigated in the process of this work, as described above, were also used for further experiments after successful vapor sorption, depending on the polymers used. For example, the MOF@Chitosan composites were tested for use in adsorption-driven heat transformation devices. In detail, the stability and resistance of the composites to fungi were tested. These can find excellent growth conditions in the equipment, due to the high humidity and heat, so potential working materials must be resistant towards them. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Anorganische Chemie und Strukturchemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 22.12.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 22.12.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 27.10.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 09.12.2022 |
