In situ Mechanochemie: Struktur, Thermodynamik, Kinetik und Mechanismen

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Franziska Emmerling
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406239563

Ziel dieses Projektes ist es, die Mechanismen, die Thermodynamik und die Kinetik mechanochemi-scher Reaktionen und Synthesen über den Einsatz von in situ Analytik grundlegend zu beschreiben. Insgesamt möchten wir mit dieser Studie ein besseres Verständnis der mechanochemischen Reak-tionen und Synthesen von organischen und metallorganischen Verbindungen als bisher möglich erreichen. Über das erhaltene Verständnis können dann mechanochemische Reaktionen gezielt optimiert und effizient eingesetzt werden, um neue und bekannte Verbindungen zu synthetisieren. Die Basis unseres experimentellen Ansatzes ist ein in situ Aufbau, mit dem mechanochemische Reaktionen unter realen Bedingungen mittels kombinierter Röntgenpulverbeugung und Raman-Spektroskopie verfolgt werden können. Diese Analytik gibt Einblicke in den Ablauf der Reaktion und durch Variation relevanter experimenteller Bedingungen (Mahlfrequenz, Material und Anzahl der Mahlkugeln etc.) lassen sich Einflussfaktoren identifizieren. Kristalline und nicht-kristalline In-termediate können dabei detektiert und strukturell charakterisiert werden. Für die Quantifizierung von stationären und transienten Reaktanden soll die multivariate Auswertung der Raman-spektroskopischen Daten etabliert werden. Durch die zu entwickelnde Kombination von strukturel-len und thermischen Informationen erwarten wir einen wesentlichen Erkenntnisgewinn. Über die direkte Detektion der Temperatur der Reaktanten durch die gleichzeitige Aufnahme der Stokes- und Anti-Stokes-Linien soll dies erreicht werden. Ein weiterer Aspekt ist die Realisierung eines me-chanochemischen Kalorimeters für die direkte Bestimmung der Reaktionsenthalpie.Gelingt es auf der Basis der erzielten Erkenntnisse, die Mechanochemie als eine grüne und nach-haltige Synthesemethode breiter einzusetzen, ist dies unmittelbar relevant für Chemie, Pharmazie, Umweltwissenschaften und die Agrarindustrie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Portugal
• Kooperationspartner: Carlos Bernardes, Ph.D.; Professor Manuel Minas da Piedade, Ph.D.