SPP 1362:  Poröse metallorganische Gerüstverbindungen

• Fachliche Zuordnung: Chemie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 43332165

Poröse Materialien spielen eine Schlüsselrolle in der Entwicklung neuer Technologien für die Energiespeicherung, Luft- und Wasseraufbereitung, Sensorik, Katalyse und Medizin.
Metallorganische Gerüstverbindungen (engl.: Metal-Organic Frameworks, kurz: MOFs) wurden in den letzten Jahren als eine neue Klasse poröser Materialien identifiziert, die in Bezug auf ihr Speichervermögen signifikant über das etablierter Materialien (Aktivkohle, Zeolithe) hinausgehen.
Sie sind durch einen modularen Aufbau gekennzeichnet, der eine rationale Konstruktion maßgeschneiderter Porensysteme ermöglicht. Damit können Poren in Größe und Funktion an das selektiv zu adsorbierende Molekül systematisch angepasst werden. Der baukastenartige Aufbau aus einem anorganischen Cluster und einem organischen multifunktionellen Liganden (engl.: linker) ermöglicht zudem die gezielte Integration von Funktionen und Erkennungsmustern, welche zu spezifischen Wechselwirkungen führen.
Das Schwerpunktprogramm beschäftigt sich mit der Herstellung, den physikalischen Eigenschaften und der gezielten Integration von Funktionen in MOFs. Dabei sollen durch Auswahl geeigneter Bausteine spezifische Wechselwirkungen zwischen Molekülen und dem Netzwerk integriert werden, welche die Speicherung, sensorische Erfassung, stoffliche Umsetzung oder Reinigung von molekularen Stoffen in MOFs ermöglichen. Auf diese Weise sollen neue Materialien für die Energiespeicherung in Form von kleinen Molekülen wie Wasserstoff oder Methan hergestellt werden.
Die intensive Zusammenarbeit von synthetisch, physikalisch-analytisch und theoretisch arbeitenden Arbeitsgruppen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die physikalische Eigenschaften und Funktionen prüfen, führt zu einem grundlegenden Verständnis der Wirt-Gast-Wechselwirkungen von Molekülen in MOFs. Dieses Verständnis ist entscheidend, um den modularen Aufbau für die gezielte Integration neuer Funktionen in MOFs nutzen zu können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Thailand

Projekte

• Adsorption of harmful gases in MOFs and their spectroscopic properties (Antragsteller Mavrantonakis, Andreas )
• Coordination in the DFG Priority Program 1362 (MOFs) (Antragsteller Kaskel, Stefan )
• Development and characterization of MOF based chromatographic materials combining size exclusion, intrinsic chirality and specific interactions (Antragsteller Mertens, Florian ;  Weber, Edwin )
• Fundamental host-guest interactions in porous metal organic frameworks. A combined experimental and theoretical approach (Antragsteller Schmid, Rochus ;  Stallmach, Frank )
• Heteronuclear MOFs for applications in adsorption and redox catalysis (Antragsteller Gläser, Roger ;  Krautscheid, Harald ;  Staudt, Reiner )
• Knowledge-based development of supported ZIF membranes for liquid mixture separation by pervaporation (Antragsteller Caro, Jürgen ;  Chmelik, Christian ;  Janke, Wolfhard ;  Wiebcke, Michael )
• Liquid phase epitaxy (LPE) of functionalized SURMOFs for application in Gas Chromatography (Antragsteller Fischer, Roland A. ;  Mertens, Florian ;  Wöll, Christof )
• MOF Based Sorption Sensors by Rare Earth Luminescence (Antragsteller Beuerle, Florian ;  Feldmann, Claus ;  Müller-Buschbaum, Klaus )
• MOFs as carrier for nitric oxide delivery in biological systems - microscopic fundamentals of adsorption and controlled release studied by infrared and electron and nuclear spin resonance spectroscopy (Antragsteller Bertmer, Marko ;  Fröba, Michael ;  Hartmann, Martin ;  Pöppl, Andreas )
• Nano-MOFs: In situ monitoring and control of the crystallite growth of MOFs in colloidal solution and at surfaces modified with SAMs employing step-by-step dosing of reactants (Antragsteller Fischer, Roland A. ;  Huber, Klaus ;  Wöll, Christof )
• New Functional Metal-Organic Frameworks for (Enantio)selective Catalysis and Separation (Antragsteller Brunner, Eike ;  Glorius, Frank ;  Kaskel, Stefan ;  Klemm, Elias )
• Prediction, synthesis and characterization of novel Imidazolate based metal organic frameworks (Antragsteller Holdt, Hans-Jürgen ;  Leoni, Stefano ;  Seifert, Gotthard ;  Thomas, Arne )
• Redox-Active Metal-Organic Frameworks: Novel Entatic State Catalysts? (Antragsteller Reuter, Karsten ;  Volkmer, Dirk )
• Redox-Active MOF-5 Isotypes: Novel Entatic State Catalysts? (Antragsteller Sauer, Joachim ;  Volkmer, Dirk )
• Systematic Study of hydrogen adsorption in metal organic frameworks (Antragsteller Heine, Thomas ;  Hirscher, Michael ;  Seifert, Gotthard )
• Targeting selective host-guest interactions in functionalized MOFs - synthesis, NMR-studies and sensor design (Antragstellerinnen / Antragsteller Bein, Thomas ;  Lotsch, Bettina Valeska ;  Lüning, Ulrich ;  Senker, Jürgen ;  Stock, Norbert )
• Zr-based metal-organic frameworks with tailored linkers: Immobilized liquids for sorption, extraction and ionic conduction (Antragstellerinnen / Antragsteller Behrens, Peter ;  Godt, Adelheid ;  Wark, Michael )

• Sprecher: Professor Dr. Stefan Kaskel