Lumineszierende Hybridmaterialien für Photokatalyse und Sensorik

• Antragsteller: Dr. Florian Michael Wisser
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316076898

Ziel des Projekts ist die Herstellung und detaillierte Charakterisierung multi-funktionalisierter poröser Polymere. Dies umfasst metall-organische Gerüstverbindungen sowie rein organische poröse Polymere, wie z.B. konjugierte mikroporöse Polymere. Die hohen spezifischen Oberflächen und großen Porenvolumina dieser Materialien gewährleisten eine gute Zugänglichkeit und eine hohe Dichte der funktionellen Zentren in den porösen Polymeren.Als funktionelle Zentren sollen verschiedene Metallkomplexe sowie Fluorophore untersucht werden, die in zwei verschiedenen Bereichen Anwendung finden. Zum einen soll ein heterogenes Katalysator-Material für photochemische Reaktionen entwickelt werden. Solche Reaktionen erfordern meist zwei funktionelle Zentren, ein katalytisch aktives Zentrum sowie einen Photosensibilisator, der die für die Reaktion notwendigen Photonen einfängt und damit dem Katalysator die notwendige Energie zu Verfügung stellt. Bislang wurden Photosensibilisatoren vor allem homogen in Lösung verwendet, was nach beendeter Reaktion einen Aufreinigungsschritt erfordert. In diesem Projekt sollen zum ersten Mal für photochemische Reaktionen sowohl der eigentliche Katalysator, als auch der Photosensibilisator in einem porösen Polymer eingebaut werden, so dass ein vollständig heterogenes, poröses Katalysatormaterial erhalten wird. Zum anderen sollen poröse Polymere als optische Sensoren für die simultane Detektion verschiedener Gase verwendet werden. Aktuelle Sensoren sind meist sehr empfindlich, detektieren aber für gewöhnlich nur einen Analyten, was sie anfällig für Störsignale durch Kreuzempfindlichkeit auf andere Moleküle macht. In diesem Projekt werden in ein Polymergerüst verschiedene funktionelle Gruppen, z.B. Fluorophore, eingebaut. Dies erlaubt die simultane Detektion mehrerer Analyten. Durch die Kombination der Sensorantworten unterschiedlicher funktioneller Gruppen wird eine gleichzeitig sensitive und wenig störungsanfällige Detektion erreicht. In beiden Schwerpunkten des Projekts spielt das Verständnis der ablaufenden Elektronenübergänge und Reaktionsmechanismen eine wesentliche Rolle. Diese Prozesse werden daher mit verschiedenen spektroskopischen sowie zeitaufgelösten Analysemethoden untersucht und die gewonnenen Erkenntnisse mit den strukturellen Eigenschaften der Materialien korreliert. Die so erhaltenen Informationen werden zu einem besseren Verständnis von heterogenen Katalysatoren und multi-funktionellen Sensoren beitragen und so eine gezieltere Synthese neuartiger, effizienter Materialien ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Privatdozent Dr. David Farrusseng