Synthese von 2:1-Schichtsilicaten mit hohen Übergangsmetallgehalten und den sich davon ableitenden geordneten Wechsellagerungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Synthetische Schichtsilicate mit homogenen Ladungsdichten und hoher kristalliner Ordnung erlauben durch Einbau molekularer Abstandshalter den Aufbau von geordneten Hybridmaterialien. In diesem Projekt ist es nun erstmals gelungen, durch oxidativen Kationenaustausch von Ferritänilolit die Anzahl der zum Ladungsausgleich benötigten Abstandshalter soweit zu verringern, dass mikroporöse Materialien erhalten wurden, die in Bezug auf ihre enge Porengrößenverteilung und ihre Gesamtporenvolumina mit Zeolithen vergleichbar sind. Leider erfolgt der durch die Oxidation von strukturellen Fe2+-Ionen erforderliche Ladungsausgleich nur bis zu einer Schichtladung von ca. x = 0.4 durch Reduktion der Anzahl von Zwischenschichtkationen. Bei weiter gehender Oxidation werden dann Oktaederkationen in den Zwischenschichtraum ausgestoßen und die Schichtladung bleibt dadurch von da an konstant. Der Wechsel im Mechanismus kann vermutlich mit der Kinetik dieser mit Kationenaustausch gekoppelten Oxidation erklärt werden. Durch die nicht überwindbare untere Grenze für die Schichtladung ist auch die maximal realisierbare Porengröße begrenzt. Die Verwendung größerer funktioneller Abstandshalter, die mikroporöse Hybridmaterialien liefern würden, die als Gestalt- bzw. Stereoselektoren für chromatographische Trennungen, Racematspaltungen und Desymmetrisierungen benutzt werden könnten, ist daher auf diesem Wege nicht möglich.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Synthesis, structure, and electric conductivity of ferrous tainiolite and its oxidative conversion into coarse-grained swellable smectite. Chem. Mater., 2007, 19, 5377-5387
Mariychuk, R., Baumgartner, A., Wagner, F.E., Lerf, A., Dubbe, A., Moos, R., Breu, J.
- A route to microporous materials through oxidative pillaring of micas. Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 1640-1644
Baumgartner, A., Sattler, K., Thun, J., Breu, J.
- Melt Synthesis and Characterization of Synthetic Mn-Rich Tainiolite. Clays Clay Miner., 2009, 57, 271-277
Baumgartner, A., Butterhof, C., Koch, S., Mariychuk, R., Breu, J.
- Towards a tunable pore size utilizing oxidative pillaring of the mica ferrous tainiolite. Microporous and Mesoporous Mater., 2009, 123, 253-259
Baumgartner, A., Wagner, F.E., Herling, M., Breu, J.
