Neue poröse Materialien für die Gasabscheidung
Poröse molekulare Feststoffe bieten eine attraktive Alternative zu nanostrukturierten Materialien. Diese organischen Verbindungen können hinsichtlich Porengröße und funktioneller Gruppen entlang der Poren für eine sehr hohe Selektivität angepasst werden. Ferner könnten dynamische molekulare Strukturveränderungen genutzt werden. Das EU-finanzierte Projekt POMOS (Synthesis and characterization of porous molecular solids) war auf Calixarene und Cyclopeptoide fokussiert, die Kavitäten bilden, welche kleine Moleküle oder Ionen aufnehmen können und somit ein Wirt-Gast-System schaffen. Diese beiden makrozyklischen organischen Verbindungen können als Bausteine für Geräte verwendet werden, die auf Gas-Feststoff-Wechselwirkungen basieren. Calixarene sind bereits erfolgreich als Bausteine für nanostrukturierte Materialien eingesetzt worden, während Cyclopeptoide relativ unerforscht geblieben sind. Vor diesem Hintergrund synthetisierten und beschrieben die Forscher mithilfe einer Einkristall- und Röntgenpulverbeugung neue Calixaren- und Cyclopeptoid-basierte Verbindungen. Die Calixaren-basierten Verbindungen wurden unter Nicht-Umgebungsbedingungen mit einer unter Druck gesetzten Gaszelle auf ihre Gasadsorptionseigenschaften hin getestet. Die Versuchsanordnung ermöglicht es den Forschern, die Wirt-Gast-Wechselwirkungen auf atomarer Ebene zu untersuchen, um die Adsorptionsmechanismen besser zu verstehen. Die Daten wurden durch Synchrotronstrahlung und Neutronenbeugung an großen europäischen Anlagen gewonnen. Insbesondere die monomchromatische Hochintensitätsstrahlung, welche die European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) bietet, ermöglichte es den Wissenschaftlern, eine In-situ-Einkristall-Röntgenbeugung sowie Röntgenpulverbeugung durchzuführen. Die POMOS-Methoden für die Herstellung und Charakterisierung poröser molekularer Materialien werden für die Entwicklung neuer Geräte zur Gasabscheidung, -trennung und -speicherung von wegweisender Bedeutung sind. Solche Geräte sind in einem wichtigen globalen Markt von erheblichem kommerziellen Interesse.
Schlüsselbegriffe
Poröse Materialien, Gasabscheidung, POMOS, Calixarene, Cyclopeptoide
