Maßgeschneiderte Metallfluoride
Seit der Entdeckung, dass der Einbau von Fluor in organische Moleküle etliche positive Auswirkungen hat, ist die Synthese und Anwendung von Organofluorverbindungen massiv weiterentwickelt worden. Ursprünglich war die pharmazeutische Industrie die Hauptantriebskraft dieser Entwicklung. Heutzutage befinden sich organische Fluorverbindungen jedoch in vielen anderen Anwendungsgebieten - zum Beispiel im Zusammenhang mit Kunststoffen, Kältetechnik und Energieumwandlung - im breiten Einsatz. Speziell für die Energieerzeugung und bei katalytischen Anwendungen haben Fluorierungsverfahren erhebliches Interesse erregt, da sie das Leistungsvermögen derartiger Verbindungen verbessern. So konzentrierte sich das von der EU geförderte Funfluos-Projekt ("Functionalised metal fluorides") auf die Entwicklung von fluorierten Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften für ganz spezielle Anwendungen. Das Ziel bestand darin, die oberen Grenzen von Oberflächengröße, Porosität, Säurewert und thermischer Stabilität zu erforschen, die für diese Materialien erreichbar sind. Um es zu erreichen, entwickelten die Projektpartner höchst innovative synthetische Ansätze, um zehnmal oberflächenreichere feste Fluoride als bisher bekannt mit extrem hoher Lewis-Säurestärke zu erhalten, wobei den aluminiumhaltigen Materialien besondere Aufmerksamkeit gewidmet wurde. Der erste von dem Projekt verfolgte Syntheseweg (nichtwässrige Sol-Gel-Synthese) beinhaltete die Reaktion des Metalls in einem organischen Lösungsmittel wie Alkohol mit Fluorwasserstoff. Es wurde auch ein alternativer Weg hin zu stark gestörten Metallfluoriden untersucht, welcher über die oxidative Zersetzung und die direkte Herstellung von Metallfluorid-Aerogelen verlief. In diesen neuen Routen wird auf sorgfältige Weise die chemische Zusammensetzung, die spezifischen elektronischen und ultravioletten (UV) Absorptionseigenschaften und das kristalline Netz der fluorierten Metalle gesteuert. In Hinsicht auf die Aktivität zeigten die oberflächenreichen Metallfluoride aufgrund ihrer verbesserten Eigenschaften interessante katalytische Aktivitäten. Der Einbau katalytisch interessanter Metalle in diese oberflächenreichen Metallfluoride ergab recht vielversprechende Katalysatoren für die oxidative Dehydrierung von Propan sowie für die Umwandlung von Methanol in Formaldehyd. Überdies liegt eine besonders interessante Anwendungsmöglichkeit der Metallfluoride in deren Verwendung als UV-Absorber für den Sonnenschutz, da das Vorhandensein von Fluor die Einstellung von Parametern wie etwa der optischen Bandlücke und die Begrenzung des Brechungsindexes gestattet, um zu einer höhere Transparenz im sichtbaren Bereich zu gelangen. Dem Funfluos-Projekt gelang die Entwicklung und Optimierung von Verfahren zur Synthese oberfächenreicher Metallfluoride für eine breite Vielfalt von Anwendungen. Die Zieleigenschaften derartiger Verbindungen steuern und modifizieren zu können, ist eine äußerst wünschenswerte Eigenschaft, die kommerziell ausgebeutet werden sollte und wichtige wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen haben könnte.
