Polymerröhren als Nanoreaktoren

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Greiner; Professor Dr. Armido Studer
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 175124572

In einem Gemeinschaftsprojekt des AK Greiner (Marburg) und AK Studer (Münster) wird das sogenannte Electrospinning-Verfahren zur Herstellung von polymeren Nanofasern genutzt, welche katalytische aktive dendritische Verbindungen enthalten. Dieses Fasermaterial dient als Templat zum Aufbau von mit Poly(para-Xylylen) PPX beschichtete Polymerfasern. Die Herstellung der PPX-Hülle erfolgt über chemische Dampfphasenabscheidung (CVD) von [2.2]-para-Cyclophan. Das Templat kann schließlich über Extraktion leicht entfernt werden und die katalytisch aktiven dendritischen Einheiten bleiben in den so resultierenden PPX-Nanoröhren eingeschlossen. Dieses Röhrenmaterial wird schließlich als wiederverwendbares Katalysesystem eingesetzt. Die PPX-Röhre kann somit als Membrannanoreaktor bezeichnet werden. In Vorarbeiten konnte klar gezeigt werden, dass das Konzept greift. Polyamidoamin- Dendrimere (PAMAMs) der fünften Generation ließen sich in PPX-Nanoröhren immobilisieren und zeigten hohe Aktivität als wiederverwendbare Katalysatoren. Der Forschungsplan beschreibt das Ausweiten des Konzeptes auf weitere dendritische Verbindungen. Aufbauend auf der Arbeitshypothese, dass PPX Nanoröhren auf Grund der räumlichen Beschränkung einen deutlichen Einfluss auf das Katalysatorsystem haben und dass durch dessen dendritische Struktur das Katalysatorsystem immobilisiert werden kann soll Struktur, Reaktivität und Selektivität der Katalysatoren in Kombination mit verschiedenen Polymernanoröhrensystemen untersucht werden. Die Katalysatorsysteme werden mit modernsten Messtechniken analysiert. Unterschiedliche Katalysatoren und somit unterschiedliche Prozesse sollen adressiert werden. Das Konzept wird auch genutzt, um unterschiedliche Katalysatoren in dieselbe Nanoröhre zu immobilisieren. Dieser Ansatz eröffnet den Weg zur sequentiellen und kooperativen Katalyse. Über chemische Modifikation der PPX-Hülle sollen zudem Liganden kovalent an die PPX-Hülle gebunden werden, die schließlich in Kombination mit Metallen wiederverwendbare Katalysatoren darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen