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Kovalent Organische Gerüstverbindungen

Kovalent Organische Gerüstverbindungen. Steffen Dütz. Gliederung. - Emission Postcombustion Metallfeie organische Gerüstverbindungen Covalent Organic Frameworks Covalent Triazine-based Frameworks Quellen. -Emission. Atmosphäre: 0,04 Vol.-% Anstieg zw. 1970 – 2004 um 80 %

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Kovalent Organische Gerüstverbindungen

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Presentation Transcript

  1. Kovalent OrganischeGerüstverbindungen Steffen Dütz

  2. Gliederung • -Emission • Postcombustion • Metallfeie organische Gerüstverbindungen • CovalentOrganic Frameworks • CovalentTriazine-based Frameworks • Quellen

  3. -Emission • Atmosphäre: 0,04 Vol.-% • Anstieg zw. 1970 – 2004 um 80 % • Treibhausgas Erderwärmung (60 %)

  4. Postcombustion • Verbrennung von Kohle Entstehung von Rauchgas: - Geringer Druck (1 atm), 50 – 75°C - 5 % , 15 % , 75 % • Entfernung von durch „wet-scrubbing“: - Wässrige Aminlösung (z.B. MEA) - Hohe Energieeinbuße aufgrund Chemiesorption • Poröses Material (Physisorption)?

  5. Metallfreie organische Gerüstverbindungen

  6. Polymers ofIntrinsicMicroporosity • Kondensationsreaktion • Bildung von Dioxanringen • Eindimensionale Ketten, die ineffektiv packen • Stabil auch nach Entfernung des LM

  7. HypercrosslinkedPolymers • Vernetzung durch Friedel-Crafts-Alkylierung

  8. ConjugatedMicroporousPolymers • Sonogashira-Hagihara-Kreuzkupplung • Reaktion nicht reversibel keine Fernordnung • Abnahme der spez. Oberfläche durch Vergrößerung des linearen Linkers

  9. CovalentOrganicFrameworks • Leichte Elemente: H, B, C, O • Stabiles, kovalentes Netzwerk • Reversible Kondensationsreaktion • Geordnete Struktur durch Rekristallisation Hohe Fernordnung und spezifische Oberfläche • Einstellbare Porosität durch verschiedene Linker

  10. Einteilung • Gruppe 1(COF-1/-6): - 2D-Struktur - Kleine Poren (9 Å) • Gruppe 2(COF-8/-5/-10) - 2D-Struktur - Große Poren (16, 27, 32 Å) • Gruppe 3 (COF-102/-103) - 3D-Struktur - Mittelgroße Poren (12 Å)

  11. COF-1 • Kondensation von BDBA • Bildung von -Ringen

  12. COF-6 • Kondensation von HHTP und BTBA • Bildung von -Ringen

  13. Gruppe 1 – Schichtstruktur • COF-1 wie Graphit (gra), COF-6 wie α-BN (bnn)

  14. Gruppe 2 • Kondensation mit HHTP, Bildung von -Ringen

  15. Gruppe 3 • Kondensation tetraedrischer Linker • Bildung von -Ringen

  16. -Isotherme • -Isotherme bei hohen Drücken (298 K)

  17. COF – Zusammenfassung • Problematik: Hydrolyseempfindlichkeit

  18. CovalentTriazine-basedFrameworks • Kovalentes Netzwerkaus aromatischen Nitrilen • Ionothermalsynthese: - -Katalysator - Reversible Trimerisierungsreaktion Fernordnung, Porosität • Hohe thermische und chemische Stabilität

  19. CTF-1 • Trimerisierungsreaktion von Terephtalonitril

  20. FCTF-1 • Reaktion von Tetrafluoroterephthalonitril

  21. Bedeutung der C-F-Bindungen • Veränderung der Porengröße? - () = 3,30 Å () = 3,64 Å Bessere kinetische Selektivität? • Auswirkung der Polarität? - Hydrophobizität? - Quadrupolmoment () = Quadrupolmoment () = Bessere elektrostatische WW mit ?

  22. Porengrößenverteilung • Ultra-Microporen (d < 0,5 nm) bei FCTF-1

  23. -Adsorption • -Isotherme bei niedrigen Drücken (298 K)

  24. der -Adsorptionen • Physisorption (< 40 KJ/mol) bei beiden CTFs

  25. Breakthrough Experiment • - (10 : 90 v/v) bei 298 K feucht trocken

  26. Quellen • -Emission: D‘Alessandro, D. M., Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 6059-6082 http://www.stadtentwicklung.berlin.de/umwelt/klimaschutz/klimawandel/pix/diagr_treibhaus_gr.jpg (27.01.2014, 19:00) • Metallfreie organische Gerüstverbindungen: Rose, M., Dissertation: Neuartige, hochporöse organische Gerüstverbindungen sowie Fasermaterialien für Anwendungen in adsorptiven Prozessen und Katalyse 2011 • CovalentOrganic Frameworks: Côté, A. P., SCIENCE2005, VOL 316, 1166-1170 El-Kaderi, H. M., SCIENE 2007, VOL 316, 268-272

  27. Quellen Furukawa, H., J. AM. CHEM. SOC2009, 131, 8875-8883 • CovalentTriazine-based Frameworks: Kuhn, P., Angew. Chem. 2008, 120, 3499-3502 Zhao, Y., EnergyEnviron. Sci. 2013, 6, 3684-3692

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