Porenoberflächen-Anpassung in Metallorganischen Netzwerken (MOFs) und Metall-organischen Gelen (MOGs) mit Harnstoff-funktionalisierten Liganden für H-Bindungs-kontrollierte Gas- und Flüssigphasen-Trennung

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Janiak
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 246578769

Allgemeines Ziel des Projektes ist die Synthese von neuen gemischt-Matrix Membranen (MMMs) mit Harnstoff-Liganden enthaltenden Metall-organischen Netzwerken (MOFs) oder Metall-organischen Gelen (MOGs) für die Gas- und Flüssigkeits-Trennung. Der Schwerpunkt liegt auf der selektiven Trennung von Gasen oder Anionen durch H-Brücken-Wechselwirkungen. Die Ziel-MOFs und -MOGs enthalten die neuartigen Harnstoff-funktionalisierten Liganden, werden für die Herstellung von MOF-MMMs und MOG-MMMs geprüft und in die Polymere Polysulfon (PSF, PSU), Matrimid® und andere Polyimide und Polyvinylen-difluorid (PVDF) eingebettet.Es wird angenommen, dass die synthetisierten nanoporösen Urea-MOFs und Urea-MOGs selektiv H-Akzeptor/Donor-Moleküle adsorbieren, bedingt durch den H-Donor/Akzeptor-Charakter der Harnstoff(Urea)-funktionalisierten Liganden. Entsprechend sollten die Urea-MOF- und Urea-MOG-MMMs eine hohe Selektivität für die Trennung von Gasen oder Anionen mit H-Akzeptor/Donor-Funktionen zeigen.Die Urea-MOF- und Urea-MOG-MMMs werden auf ihre Gas- und Anionen-Trenneigenschaften mit Gaspermeation, Pervaporation und Umkehrosmose (RO) charakterisiert werden. Die Trennleistung wird bestimmt unter Verwendung von Einzelgas (isochor, ergibt ideale Selektivitäten), Gasmischungen sowie mit Gas-Lösungen SO2, NH3, H2S in Wasser oder organischen Lösungsmitteln (Pervaporation) und mit Fluorid-Salzlösungen (RO).Der erwartete Fortschritt über den bisherigen Kenntnisstand besteht (A) in der Synthese von nanoporösen MOFs und MOGs mit Harnstoff-funktionalisierten organischen Liganden; (B) neuen nanoporösen MOFs und MOGs, die Harnstoff-funktionale organische Gruppen tragen, für die Sorption/Speicherung von kleinen reaktiven Molekülen und/oder schädlichen Gasen (NOx, SOx, NH3/Amine und H2S/Thiole); und (C) neuen funktionalisierten MOFs, MOGs und MOF-/MOG-MMMs zur Anwendung für Gas- und Flüssigkeits-Trennungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen