Oligomere und polymere Kohlenstoffnitride und Kohlenstoffnitridimide - Synthese, Festkörperreaktivität und strukturelle Charakterisierung mittels FK-NMR-Spektroskopie und Elektronenbeugung

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Schnick; Professor Dr. Jürgen Senker
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 16503801

Das binäre Kohlenstoffnitrid C3N4 ist aufgrund seiner postulierten Materialeigenschaften als Ultra- Hartstoff sowohl für die anorganisch-chemische Grundlagenforschung als auch für die Materialwissenschaften von fundamentalem Interesse. In den letzten Jahren wurden verschiedene präparative Zugänge zur 2-dim. Modifikation g-C3N4 mit graphitartigem Aufbau untersucht. In Analogie zur Diamantsynthese aus Graphit wird g-C3N4 als vielversprechender Precursor für die Synthese der bislang nur theoretisch vorhergesagten 3-dim. verknüpften Varianten von C3N4 diskutiert. Dennoch existieren bislang weder für graphitartiges C3N4 noch für die sp3-Modifikationen experimentell gesicherte strukturelle Informationen. Das zentrale Anliegen dieses Projektes ist daher die Untersuchung der elementaren Baueinheiten, der Topologie und der Realstruktur von g-C3N4 sowie die Beschreibung der Kondensationskaskade ausgehend von molekularen CNx-Precursor-Verbindungen. Aufgrund des weitgehend amorphen Charakters der anfallenden Intermediate und hochkondensierten CNx-Verbindungen werden spezielle Methoden der strukturellen Charakterisierung zum Einsatz kommen. Essentiell ist dabei die Anwendung und Optimierung Festkörper-NMR-spektroskopischer Methoden in Kombination mit der Darstellung gezielt 15N- bzw. 13C-isotopenmarkierter Proben. Die so gewonnenen detaillierten Strukturinformationen werden ermöglichen, präparative Zugänge zu hoch geordnetem g-C3N4 zu erarbeiten sowie mechanistische Aspekte der thermischen Vernetzungsreaktionen auf molekularer Ebene zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen