Polyoxo-Edelmetallat-Chemie kombiniert mit metallorganischen Trägern: Eine neue Klasse heterogener Katalysatoren

• Antragsteller: Professor Ulrich Kortz, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326017206

Das Ziel dieses Projekts ist die synergetische Zusammenführung der Themengebiete Polyoxometallate (POMs) und metallorganische Trägersubstanzen (MOFs). POMs sind molekular-anionische Metalloxide, die in einer Vielzahl von Formen, Größen, Zusammensetzungen und damit verbundenen Eigenschaften auftreten. MOFs hingegen stellen periodisch geordnete Netzwerke aus metallischen Ionen oder Gruppen dar, die auf dreidimensionaler Ebene durch organische Bindeglieder verknüpft sind und sich durch definierte Lücken bzw. Poren auszeichnen. Bei diesem Projekt stehen vor allem neuartige Polyoxo-Edelmetallate (PONMs; z.B. verschiedene Polyoxopalladate, entdeckt und beschrieben durch die Arbeitsgruppe Prof. Kortz im Jahr 2008) und deren Einbau in poröse MOFs im Mittelpunkt. PONMs sind molekular-anionische Edelmetalloxide, die an der Luft und in Lösung stabil bleiben und grundsätzlich über quadratisch-planare Koordination (d8) mit metallischen Zentren wie Pd2+ und Au3+ verfügen. Beispiele sind der Pd13-Nanowürfel [PdII13AsV8O34(OH)6]8- (Pd13As8), der Pd15-Nanostern Pd15P10, die Nanowürfel LnPd12 and MPd12 mit Lanthaniden und 3d Übergangmetallen im Zentrum, das becherförmige Pd7V6 sowie das gemischte Edelmetall Pallado-Aurat Pd8Au4. Der Einbau solcher PONMs in neutrale oder kationische MOFs (PONM-MOFs) ergibt Substanzen mit neuartigen katalytischen Eigenschaften (u.a. für heterogene Redoxreaktionen). Die MOF-integrierten PONMs können außerdem chemisch weiter zu monodispersen Nanopartikeln (Palladium, Gold, Kern-Schale oder Legierung, je nach PONM) reduziert werden, welches zu katalytisch hochaktiven Nanopartikel@MOF heterogenen Materialien führt. PONMs können ferner als sekundäre Bausteine (SBUs) dienen, die mit Hilfe von passenden organischen Bindemolekülen und/oder Ionen der Übergangsmetalle zur Synthese von PONM-tragenden MOF-Verbindungen nutzbar sind. Das gesamte neudefinierte Forschungsgebiet um PONMs und deren Kombination mit MOFs bietet ein enormes und beeindruckendes Potential an Entwicklungsmöglichkeiten von äußerst versatilen Substanzen, die insbesondere im Bereich der heterogenen Katalyse Beachtliches zu leisten vermögen. Genau in diesem Bereich ist das hier beschriebene Projekt angesiedelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen