Hydroflux Synthesen — Reaktionen in ultrabasischen Medien bei moderaten Temperaturen

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Ruck
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438795198

Die Hydroflux-Synthese unter Verwendung sehr hoch konzentrierter alkalischer Lösungen ist ein vielversprechender neuer zeit-, energie- und atomeffizienter Syntheseansatz, insbesondere, aber nicht ausschließlich für Oxide und Hydroxide. Die Bedingungen unterscheiden sich sowohl von denen der hydrothermalen Reaktionen als auch von denen der alkalischen Salzschmelzen. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass das Spektrum der Hauptgruppen- und Übergangselemente, die umgesetzt werden können, sowie der Oxidationsstufen, die angesprochen werden können, viel größer ist als ursprünglich erwartet. Wir werden das Potenzial der Hydroflusssynthese weiter erforschen und neue Erkenntnisse über die entscheidenden Reaktionsparameter und die laufenden chemischen Prozesse gewinnen. Die wichtigsten chemischen, strukturellen und physikalischen Eigenschaften der erhaltenen festen Produkte sollen bestimmt werden. Wir werden insbesondere zwei Richtungen verfolgen. Erstens bietet die geringe Aktivität von Wasser im Hydroflux Möglichkeiten für eine praktisch wasserfreie Säure-Base-Chemie bei moderater Temperatur. Gängige Mineralsäuren und ihre Anhydride werden mit dem Ziel umgesetzt, Metallsalze komplexer Anionen mit verschiedenen Protonierungs- und Kondensationsgraden zu kristallisieren. Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die gebildeten Verbindungen neu sind, eine nicht-zentrosymmetrische Struktur aufweisen und nicht-lineare optische Eigenschaften besitzen. Zweitens wird die Redoxchemie unter Hydrofluxbedingungen untersucht. Die tabellierten elektrochemischen Standardpotentiale gelten nicht mehr, insbesondere in Systemen, die vom pH-Wert abhängen. Zusammen mit den hygroskopischen Eigenschaften des Hydrofluxes macht dies lösliche Oxometalate in mittleren Oxidationsstufen zu unerwartet starken Reduktionsmitteln, deren Potenzial erforscht werden soll. Andererseits gibt es eine lebhafte Redoxchemie zwischen Oxid, Peroxid, Superoxid und molekularem Sauerstoff in Abhängigkeit vom pH-Wert und dem Alkalimetallkation des Flussmittels. Durch die Verwendung von festen Sauerstoffquellen oder Wasserstoffperoxidlösungen kann das Oxidationspotenzial kontrolliert erhöht werden, was im Detail untersucht und zur Stabilisierung hoher Oxidationsstufen von Übergangsmetallen genutzt werden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen