Funktionalisierung von Diatomeenbiosilikat und morphologisch kontrollierte Mineralisierung von porösen Hybridmaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Eike Brunner; Professor Dr. Stefan Kaskel
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516450547

Das vorliegende Projekt zielt auf die Entwicklung von Methoden zur (regioselektiven) Funktionalisierung von Diatomeen mit mikroporösen Materialien wie Zeolithen oder metall-organischen Gerüstverbindungen (MOFs). Regioselektivität soll erreicht werden, indem z.B. lokale Unterschiede der chemischen Zusammensetzung (sowohl der anorganischen wie der organischen Phase) genutzt bzw. gezielt eingebracht werden. Die Funktionalisierung (Hybridisierung) wird Materialien mit hierarchischen Porensystemen erzeugen, welche verbesserte Transporteigenschaften für Reaktanden in der Katalyse sowie Adsorptionseigenschaften aufweisen. Die Durchführung dieser Arbeiten erfordert zwingend die enge Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen beider Antragsteller mit ihrer komplementären Expertise. Die Modifizierung (“engineering”) des Biosilikates wird einerseits in vivo durch geeignete Modifiizierung der Wachstumsbedingungen und andererseits in vitro durch nachträgliche Modifizierung des Biosilikates erfolgen. So ist beispielsweise geplant, Fremdelemente wie Al oder Zn in das Biosilikat einzubauen und deren räumliche Verteilung zu analysieren. Dies soll auch regioselektiv erfolgen. Das Projekt soll also der Beantwortung folgender Fragen dienen: Wie kann die chemische Zusammensetzung des Diatomeenbiosilikates gezielt verändert und zur Herstellung von Hybridmaterialien genutzt werden? Wie können (regioselektive) Unterschiede der Zusammensetzung des modifizierten Biosilikates genutzt werden, um dieses dann mit mikroporösen Materialien zu hybridisieren? Welche strukturellen und katalytischen Eigenschaften sowie Physisorptionseigenschaften besitzen diese Hybridmaterialien?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen