Synthese von Edelmetall-Oxo Cluster-basierten Metallorganischen Gerüstverbindungen und deren Anwendung in Heterogener Synthese und Magnetismus

• Antragsteller: Professor Ulrich Kortz, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448088997

Dieses Projekt zielt auf das systematische Design sowie die Synthese und Charakterisierung von neuartigen Polyoxo-Edelmetallat-basierten Metall-organischen Gerüstverbindungen (MOF) und die Untersuchung derer katalytischen und magnetischen Eigenschaften. Die gesamte Klasse der diskreten Polyoxopalladate (POP) und Polyoxoaurate (POA) mit unterschiedlicher Form, Größe, und chemischer Zusammensetzung wird genutzt werden zur Konstruktion von reinen sowie gemischten Polyoxo-Edelmetallat-basierten MOF. Die Stabilität und Zusammensetzung dieser Gerüstverbindungen kann variiert werden durch eine geeignete Modifikation der organischen Linker, sowie durch den Einsatz von dualen sekundären Bausteinen (SBU), wobei die POP/POA-basierten SBU verknüpft werden mit anderen SBU wie z.B. konventionelle POM, Edelmetall-Komplexe oder Metallionen. So können Polyoxo-Edelmetallat-MOFs konstruiert werden die entweder ein (mono) oder sogar zwei (dual) verschiedene Arten von katalytischen Zentren beinhalten. Dieses Projekt wird zur Darstellung einer Vielzahl von Polyoxo-Edelmetallat-basierten MOF führen, welche attraktiv sind als heterogene Katalysatoren für organische Oxidationen, Reduktionen, sowie C-C Kopplungsreaktionen. Die Polyoxo-Edelmetallat-MOF können wahlweise auch als Opfertemplate verwendet werden zwecks Synthese von Edelmetall-basierten Nanopartikel@poröse-C-Komposite, die interessant sind als Katalysatoren für photo- und elektrochemische Reaktionen. Die Synthese von Edelmetall-basierten Nanopartikeln aus PONM-MOFs ist sehr attraktiv, denn die Zusammensetzung und Größe der Nanopartikel kann sehr einfach getunt werden durch Nutzung von diskreten Polyoxo-Edel-Metallaten unterschiedlicher Form, Größe und chemischer Zusammensetzung als SBU. Wir werden auch diskrete Lanthanoid-zentrierte POPs als SBU nutzen, um Ln-POP-MOFs darzustellen, welche ihrerseits als molekulare Spin Qubits angesehen werden können, denn das Lanthanoid-Ion im Zentrum der einzelnen Ln-POP besitzt eine hochsymmetrische Koordinationsgeometrie (8-koordiniert kubisch im LnPd12 Nanowürfel und 10-koordiniert pentagonal-prismatisch im LnPd15 Nanostern). Die Ln-POPs sind sehr regelmäßig ausgerichtet im rigiden Netzwerk der Ln-POP-MOFs und die Wechselwirkungen der einzelnen Spin Qubits miteinander können feinjustiert werden durch Verlängerung/Verkürzung des organischen Linkers oder durch die Nutzung flexibler organische Linker. Den Beweis, daß die vorgeschlagene Strategie bzgl. Synthese, Struktur und Katalyse von POP-MOFs tatsächlich funktioniert haben wir kürzlich erbracht (J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 3385−3389).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Eugenio Coronado; Professor Dr. Josep M. Poblet