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Efficient structure optimization methods for large systems and their applications to problems of heterogeneous catalysisNiedziela, Andrzej 28 April 2016 (has links)
Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung des genetischen Starrkörper-Algorithmus (rigid body genetic algorithm, RGBA), und seine Anwendung zur Untersuchung der Kohlenwasserstoff-Adsorption auf der MgO (001) Oberfläche. Die RBGA Methode ist ein modifizierter hybrid-genetischer Algorithmus mit Starrkörper-Optimierung im lokalen Optimierungsschritt. Diese Modifikation führt zu einer großen Vereinfachung des Optimierungsproblems und ermöglicht damit, eine große Anzahl von möglichen Konfigurationen zu analysieren. Die zentrale Annahme der Methode ist, dass die einzelnen Teile des Systems (starrer Körper) während der gesamten globalen Optimierung nicht ihre interne Konfiguration ändern. Daher ist diese Methode ein geeignetes Werkzeug, um Phänomene wie Adsorption zu studieren, in dem alle Teilsysteme - Oberfläche und einzelne Moleküle - ihre interne Struktur bewahren. Der Algorithmus ermöglicht das Auffinden der globalen Minima für die Starrkörper, die dann im nächsten Schritt vollständig optimiert („relaxiert“) werden, um Verformungen aufgrund der Entspannung der Oberfläche und des Adsorbats auszumachen. / The present work was concentrated on developing the Rigid Body Genetic Algorithm (RBGA), and applying it to investigate the hydrocarbon adsorption on the MgO(001) surface. The RBGA method is a modified hybrid genetic algorithm with rigid body optimization at the local optimization step. The modification allows for a vast simplification of the optimization problem, and, in turn, to search a large number of possible configuration. The key assumption of the method is that individual parts of the system (rigid bodies) do not change their internal configuration throughout the global optimization. Therefore, this method is a perfect tool to study phenomena like adsorption, where all the subsystems – surface and individual molecules – preserve their internal structure. The algorithm allows to obtain global minima, which then can be fully optimized and to account for deformations due to the relaxation of the surface and adsorbate molecules.
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Rußbildung in der Kohlenwasserstoffpyrolyse hinter Stoßwellen / Soot Formation in Hydrocarbon Pyrolysis behind Shock WavesTanke, Dietmar 24 January 1995 (has links)
Die Rußbildung in der Pyrolyse von n-Hexan, Benzol und
Kohlenwasserstoffen im Stoßrohr wird mit hoher Zeitauflösung
absorptionsspektroskopisch beobachtet und Gasproben durch ein
besonders schnelles Ventil gesammelt.
Vom Beginn der Pyrolyse bis zum Einsetzen der Rußbildung wurde stets
eine Induktionszeit beobachtet, deren Dauer von der Temperatur, der
Kohlenstoffkonzentration und der Struktur des pyrolysierten
Kohlenwasserstoffs abhängt. Dieser Zusammenhang wird mit einem
Arrhenius-Ansatz beschrieben. Der Vorfaktor A ist für Aromaten eine
Größenordnung kleiner als für Alkane. Die scheinbare
Aktivierungsenergie beträgt (220 ± 10) kJ/mol.
Das Rußmassenwachstum, das der Induktionsperiode folgt, wird mit einem
Gesetz erster Ordnung beschrieben. Durch Normierung der
Geschwindigkeitskonstanten auf die Kohlenstoffdichte zeigt, daß das
Rußmassenwachstum in Pyrolysen und in vorgemischten Ethylenflammen
vergleichbar schnell abläuft.
Die Rußausbeute der Aromaten und Acetylen hat bei bei 1800 K ein
Maximum. Für Ethylen und Alkane liegt diese charakteristische
Temperatur um rund 100 K höher.
Neben Ruß und Wasserstoff sind Acetylen gefolgt von Methan und
Ethylen die wichtigsten Hauptprodukte. Die polycyclischen Aromaten
tragen keine Seitengruppe und enthalten maximal einen Fünfring.
Der Rußpartikeldurchmesser ist im Bereich von 30 nm.
Der Einfluß von Eisenpentacarbonyl auf die Rußbildung ist gering.
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Characterization of anaerobic benzene degradation pathwaysEziuzor, Samuel 16 May 2023 (has links)
Benzene is chemically stable as it has no substituents which can be biochemically attacked and a well-known toxic contaminant whose anaerobic degradation pathway is still not fully resolved. As only a very few anaerobic benzene-mineralizing pure cultures have been described yet, research was usually done with enrichment cultures dominated by specific organisms capable of benzene degradation under different electron acceptor conditions. Remarkable progress has been made in recent years with regard to the initial mechanism of benzene transformation especially on the putative genes that are involved in anaerobic carboxylation of benzene and the benzoyl-CoA central pathway. Many phylotypes described to be primary benzene degraders in anaerobic enrichment cultures at various electron acceptor conditions belong to the Peptococcaceae. Here, the thesis focused on characterizing the structure and function of anaerobic benzene-mineralizing microbial communities enriched from two hydrocarbon-contaminated sites: hydrocarbon-contaminated sediment from Ogoni in Niger Delta of Nigeria and a benzene-contaminated aquifer in Zeitz (Germany).
The Niger Delta is one of the world’s most damaged ecosystem mainly due to hydrocarbon exploration accidents. The natural attenuation potential of Niger Delta subsurface sediment for anaerobic hydrocarbon degradation was investigated using benzene as a model compound under iron-reducing, sulfate-reducing, and methanogenic conditions. Benzene was slowly mineralized under iron-reducing conditions using Fe(III) chelated with nitrilotriacetic acid, or poorly crystalline Fe(III) oxyhydroxides as electron acceptors, analyzed by measurement of 13CO2 produced from added 13C-labelled benzene. The highest mineralization rates were observed in microcosms amended with Fe(III) oxyhydroxides while microcosms amended with Fe(III) nitrilotriacetic acid produced methane. Abundant phylotypes were affiliated to Betaproteobacteriales, Ignavibacteriales, Desulfuromonadales, and Methanosarcinales of the genera Methanosarcina and Methanothrix, illustrating that the enriched benzene mineralizing communities were diverse and may contain more than a single benzene degrader. The study underpins the importance of microbial ecosystem services in contaminant degradation as a sustainable environmental means of mitigating harmful chemicals.
Benzene degradation pathways in a benzene-mineralizing, nitrate-reducing enrichment culture from Zeitz was investigated. Benzene mineralization was dependent on the presence of nitrate and correlated to enrichment of a Peptococcaceae phylotype only distantly related to known anaerobic benzene degraders of this family. Its relative abundance decreased after benzene mineralization had terminated, while other abundant taxa - Ignavibacteriaceae, Rhodanobacteraceae and Brocadiaceae - slightly increased. Generally, the microbial community remained diverse despite amendment of benzene as single organic carbon source, suggesting complex trophic interactions between different functional groups. A subunit of the putative anaerobic benzene carboxylase (AbcA) previously detected in Peptococcaceae was identified by metaproteomic analysis suggesting that benzene was activated by carboxylation. Detection of proteins involved in anaerobic ammonium oxidation (Anammox) indicates that benzene mineralization was accompanied by Anammox, facilitated by nitrite accumulation and the presence of ammonium in the growth medium. The results suggest that benzene was activated by carboxylation and further assimilated by a novel Peptococcaceae phylotype and confirm the hypothesis that Peptococcaceae are important anaerobic benzene degraders.
Only a few benzene mineralizing anaerobes have been isolated to date. In an attempt using classical isolation techniques to isolate benzene-mineralizing pure cultures from a benzene-mineralizing nitrate-reducing microbial community, two consortia were gained under nitrate-reducing conditions spiked separately with acetate and benzene as sole sources of carbon and energy with media containing ammonium or without ammonium. Both consortia – Bz4 (with ammonium) and Bz7 (without ammonium) - mineralized 13C-labelled acetate under anoxic conditions at 3.3 and 2.7 µM day-1, respectively, revealed by analysis of evolved 13CO2. However, only Bz4 mineralized 13C-labelled benzene (0.298 µM benzene mineralized day-1) generated up to 960.2 ± 0.3 ‰ ẟ13C-CO2 during 184 days while producing only slight amounts of nitrite (4.60 ± 0.004 µM). By 16S rRNA gene amplicon sequencing was determined that the isolated cultures were not pure cultures but still contained several different phylotypes. The gained Bz4 consortium that mineralized benzene under anoxic conditions can be further purified and explored for their metabolic potentials.:Acknowledgments ………………………………………………………................. ii
Table of Contents …………………………………………………………………… iii
Dissertation Summary ……………………………………………………………… vi
Dissertation Zusammenfassung …………………………………………………… viii
List of Tables ………………………………………………………………………… x
List of Figures ……………………………………………………………………….. xi
List of Appendices ………………………………………………………………….. xiii
Abbreviations .………………………………………………………….................... xv
Chapter 1: Introduction and Research Objectives ……………………………… 1
1.1 Introduction ……………………………………………………………… 2
1.2 Aims and Objectives ………………………………………………….... 4
Chapter 2: Anaerobic Benzene Degradation by Microbial Communities and Pure Cultures …… 6
2.1 Anaerobic benzene degradation – a brief introduction ...…………… 7
2.2 Anaerobic benzene degradation under different electron acceptor conditions … 9
2.2.1 Benzene degradation under methanogenic conditions ……… 9
2.2.2 Benzene degradation under sulfate-reducing conditions …… 14
2.2.3 Benzene degradation under nitrate-reducing conditions …… 20
2.2.4 Benzene degradation under iron-reducing conditions ……… 25
2.3 Anaerobic benzene degradation by pure cultures ………………… 26
2.4 Anaerobic benzene activation mechanisms and associated genes……………… 28
2.4.1 Hydroxylation of benzene …………………………………….… 30
2.4.2 Methylation of benzene ………………………………..………… 34
2.4.3 Carboxylation of benzene ……………………………....………. 34
2.5 Benzoyl-CoA central metabolic pathways ………………………… 37
2.6 Syntrophic interactions in benzene-degrading communities ……… 42
2.7 Prospects for the future ……..……………………………………………… 43
Chapter 3: Anaerobic Benzene Mineralization by Natural Microbial Communities from Niger Delta …………………………………………………………………........... 44
3.1 Introduction …………………………………………………………..... 45
3.2 Materials and Methods ……………………………………………….. 46
3.2.1 Chemicals ………………………………………………………... 46
3.2.2 Site description and sampling procedure ……………………… 47
3.2.3 Setup of enrichment cultures …………………………………… 47
3.2.4 Chemical and microscopic analysis …………………………… 48
3.2.5 Microbial community analysis …………………………………… 49
3.3 Results and Discussion …………………………………………………. 50
3.3.1 Mineralization of benzene at different electron-acceptor conditions …………... 50
3.3.2 Microbial community structure at different electron-acceptor conditions ……... 53
3.4 Conclusion ………………………………………….…………………… 61
Chapter 4: Structure and Functional Capacity of a Benzene-mineralizing, and Nitrate-reducing Microbial Community ……………………………………………......... 62
4.1 Introduction …………………………………………………………..... 63
4.2 Materials and methods ……………………………………………..... 64
4.2.1 Chemicals ………………………………………………………... 64
4.2.2 Microcosm setup and sampling ………………………………… 64
4.2.3 Chemical and physiochemical analyses ……………………… 66
4.2.4 Amplicon and metagenome sequencing ……………………… 67
4.2.5 Protein mass spectrometry ……………………………………. 67
4.2.6 Metaproteome analysis ………………………………………… 68
4.2.7 Cloning and sequencing of putative nitric oxide dismutase (nod) genes ………. 68
4.2.8 Data availability …………………………………………………… 69
4.3 Results …………………………………………………………………………. 70
4.3.1 Benzene mineralization under nitrate-reducing conditions …… 70
4.3.2 Changes in microbial diversity during benzene mineralization . 71
4.3.3 Metaproteome composition ……………………………………… 74
4.3.4 Presence of putative nitric oxide dismutase genes (nod) ……. 76
4.4 Discussion ……………………………………………………………... 76
4.4.1 Putative pathways for nitrate reduction coupled with benzene mineralization … 76
4.4.2 Elucidation of the benzene activation step ……………………… 78
4.4.3 Benzoyl-CoA central pathway ……………………………………. 79
4.4.4 Peptococcacea as putative primary benzene degraders ……… 80
4.4.5 Metabolic function of Anammox bacteria in the community …… 81
Chapter 5: Consortia Dominated by Gammaproteobacteria Isolated from a Denitrifying Benzene-degrading Enrichment Culture and their Capacity to Mineralize Benzene...................... 83
5.1 Introduction ……………………………………………………………… 84
5.2 Materials and methods ………………………………………………… 85
5.2.1 Chemicals ………………………………………………………… 85
5.2.2 Isolation procedure …………………………………………………… 85
5.2.3 Mineralization and nitrite analyses ……………………..……… 86
5.2.4 Genomic DNA extraction and 16S rRNA gene sequencing … 87
5.3 Results …………………………………………………………………. 87
5.4 Discussions …………………………………………………………… 91
Chapter 6: General Conclusions and Outlook …..……………………………… 95
6.1 Conclusions and novelty of the research …………………………… 96
6.2 Ignavibacteriales as benzene degrading consortia under iron-reducing conditions 96
6.3 Insights into benzene activation via carboxylation by Peptococcaceae … 97
6.4 Unraveling growth of Anammox bacteria during benzene mineralization … 98
6.5 Study significance ……………………………………………………… 99
6.6 General outlook ………………………………………………………… 100
References ………………………………………………………………………… 101
Appendices ………………………………………………………………………… 120
Contributions of other Authors …………………………………………………… 160
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Poröse Koordinationspolymere mit Linkern auf Basis Polycyclischer Aromatischer Kohlenwasserstoffe / Porous Coordination Polymers with Linkers Based on Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (An Aromatic Leipzig Potpourri)Zaake-Hertling, Haldor 21 September 2016 (has links) (PDF)
Zusammenfassung
In der vorliegenden Promotionsschrift werden Strategien zur Erzeugung von Linkermolekülen beschrieben, die geeignet sind, um als Bauelemente für sogenannte \"Metal-Organic rameworks\" (MOF) eingesetzt zu werden. Diese Stoffe bestehen aus einem organischen \"Linker\"-Teil, welcher die Metalleinheiten (\"Sekundäre Baueinheit\", SBU) miteinander verbindet, und dadurch die Entstehung von dreidimensionalen porösen Netzwerken ermöglicht. Dieses Projekt wurde an der Universität Leipzig in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Evamarie Hey-Hawkins am Institut für Anorganische Chemie durchgeführt.
Seit den frühen neunziger Jahren genießen MOFs großes Interesse aufgrund ihrer besonderen
Eigenschaften als Festkörper mit wohldefinierter und permanenter Porosität. In der Einleitung dieser Promotionsschrift werden das Anwendungspotential oder bereits existierende Anwendungen für MOFs und verwandte poröse Feststoffe näher beschrieben. Mögliche Anwendungsgebiete sind unter anderem Gasspeicherung, Trennverfahren, zur Katalyse, in der Medizin und für Detektoren in der analytischen Chemie.
Die Auswahl der organischen Baueinheiten für die Synthese von MOFs richtet sich nach Kriterien wie z.B. thermischer Stabilität, Geometrie der koordinierenden Einheiten, Rigidität des Linkermoleküls.
Weiterhin können potentielle sekundäre Effekte berücksichtigt werden, z.B. Eignung für katalytische Prozesse, Ladungspufferung oder Lichtsammelvermögen. Alle Linker enthalten aromatische Einheiten; es werden Anthracen, Binaphthyl (verkörpert durch chirale BINAPO-Einheiten), Biphenyl, Pyren und Perylen als Mittelstück des Linkers eingesetzt. Die Promotionsschrift beleuchtet auch in einem Streifblick die Geschichte, das Vorkommen, mögliche Anwendungen und Giftigkeit von Molekülen mit polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen.
Die Synthese der Linker wurde mittels der folgenden Route realisiert: Bromierung der aromatischen Bestandteile und Anfügen von Endstücken (\"capper\") - welche die koordinierenden Einheiten enthalten - durch die Suzuki-Miyaura-Kupplung. Die Syntheserouten für den bromierten aromatischen Mittelteil des Linkers, die Boronsäuren und die vollständigen Linker, werden im experimentellen Teil beschrieben, und die erhaltenen Linker werden charakterisiert.
Für den anorganischen Teil des MOF wurden außerdem ausgewählte komplexe Einheiten erzeugt, die als Startmaterialien für den sogenannten \"controlled SBU approach\" (CSA) dienen. Bei dieser Methode wird eine Baueinheit erzeugt, die der gewünschten eigentlichen Baueinheit im fertiggestellten MOF ähnlich ist und dann als Präkursor in der Synthese eingesetzt wird.
Verschiedene Ansätze zur Erzeugung von MOFs wurden ausgeführt: Langsame Diffusion in Flüssigkeiten oder Gelen und vor allem Tempern der organischen und anorganischen Baueinheiten oder Startmaterialien in einem Lösungsmittel, teilweise unter solvothermalen Bedingungen.
Mehrere Polymere wurden in einer zur Röntgenstrukturbestimmung geeigneten kristallinen Form
erhalten. Die Strukturen werden in der vorliegenden Arbeit präsentiert und diskutiert. Ein Ausblick auf weiterführende Untersuchungen an diesen Verbindungen wird ebenfalls gegeben. / Abstract
This thesis describes approaches to obtain linker molecules that are suitable to build a so-called \"metal-organic framework\", MOF (or porous coordination polymer, PCP). These materials consist of an organic linker part that connects the metal units, \"secondary building units\" (SBU), with each other to form threedimensional, hollow networks. This project was performed at the University of Leipzig in the multinational workgroup of Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Evamarie Hey-Hawkins, at the Faculty for Inorganic Chemistry.
These MOF materials have gained a lot of interest since the early 1990s for their special properties as solid materials with a well-defined, permanent porosity. The introductory part of this thesis elaborates potential or already current usage of MOF materials and related porous solids, such as gas storage, separation processes, catalysis, medical use and use in analytic detection.
The choice of organic building blocks for the synthesis of MOFs followed certain criteria, such as thermal stability, geometry of coordinating units, rigidity of the linker molecule, and potential secondary effects such as suitability for catalytic purposes, charge buffering or light harvesting.
All linkers feature aromatic units, and among the cores are moieties like anthracene, binaphthyl (represented by the chiral BINAP), biphenyl, pyrene and perylene.
A glance is thrown on the history, occurrence, possible use and potential toxicity of molecules with polycyclic aromatic hydrocarbon moieties.
Synthesis of the linkers is implemented by use of brominations of the aromatic core units and attaching capper units - carrying the coordinating units - by means of Suzuki-Miyaura-coupling. The synthesis routes to these molecules, brominated aromatic core, boronic acids and finished linkers, are described in the experimental part. The obtained linkers are characterised and described.
Furthermore, selected complex units for the inorganic part of a potential MOF were created as starting materials for a so-called \"controlled SBU approach\" (CSA); wherein a building block, very similar to the desired unit in the final framework, is prepared and then used as a precursor in the synthesis.
Various attempts at the generation of MOFs were conducted: Slow diffusion in liquids or gels, and, especially, reactions by tempering the organic and inorganic building blocks or starting materials in a solvent - partially also under solvothermal conditions.
Several polymers were obtained in crystalline form, suitable for structure determination by X-ray
crystallography. These structures are presented and discussed in this work, as well as the further
research on these solids and the results being achieved.
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Poröse Koordinationspolymere mit Linkern auf Basis Polycyclischer Aromatischer Kohlenwasserstoffe: Ein aromatisches Leipziger AllerleiZaake-Hertling, Haldor 22 June 2016 (has links)
Zusammenfassung
In der vorliegenden Promotionsschrift werden Strategien zur Erzeugung von Linkermolekülen beschrieben, die geeignet sind, um als Bauelemente für sogenannte \"Metal-Organic rameworks\" (MOF) eingesetzt zu werden. Diese Stoffe bestehen aus einem organischen \"Linker\"-Teil, welcher die Metalleinheiten (\"Sekundäre Baueinheit\", SBU) miteinander verbindet, und dadurch die Entstehung von dreidimensionalen porösen Netzwerken ermöglicht. Dieses Projekt wurde an der Universität Leipzig in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Evamarie Hey-Hawkins am Institut für Anorganische Chemie durchgeführt.
Seit den frühen neunziger Jahren genießen MOFs großes Interesse aufgrund ihrer besonderen
Eigenschaften als Festkörper mit wohldefinierter und permanenter Porosität. In der Einleitung dieser Promotionsschrift werden das Anwendungspotential oder bereits existierende Anwendungen für MOFs und verwandte poröse Feststoffe näher beschrieben. Mögliche Anwendungsgebiete sind unter anderem Gasspeicherung, Trennverfahren, zur Katalyse, in der Medizin und für Detektoren in der analytischen Chemie.
Die Auswahl der organischen Baueinheiten für die Synthese von MOFs richtet sich nach Kriterien wie z.B. thermischer Stabilität, Geometrie der koordinierenden Einheiten, Rigidität des Linkermoleküls.
Weiterhin können potentielle sekundäre Effekte berücksichtigt werden, z.B. Eignung für katalytische Prozesse, Ladungspufferung oder Lichtsammelvermögen. Alle Linker enthalten aromatische Einheiten; es werden Anthracen, Binaphthyl (verkörpert durch chirale BINAPO-Einheiten), Biphenyl, Pyren und Perylen als Mittelstück des Linkers eingesetzt. Die Promotionsschrift beleuchtet auch in einem Streifblick die Geschichte, das Vorkommen, mögliche Anwendungen und Giftigkeit von Molekülen mit polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen.
Die Synthese der Linker wurde mittels der folgenden Route realisiert: Bromierung der aromatischen Bestandteile und Anfügen von Endstücken (\"capper\") - welche die koordinierenden Einheiten enthalten - durch die Suzuki-Miyaura-Kupplung. Die Syntheserouten für den bromierten aromatischen Mittelteil des Linkers, die Boronsäuren und die vollständigen Linker, werden im experimentellen Teil beschrieben, und die erhaltenen Linker werden charakterisiert.
Für den anorganischen Teil des MOF wurden außerdem ausgewählte komplexe Einheiten erzeugt, die als Startmaterialien für den sogenannten \"controlled SBU approach\" (CSA) dienen. Bei dieser Methode wird eine Baueinheit erzeugt, die der gewünschten eigentlichen Baueinheit im fertiggestellten MOF ähnlich ist und dann als Präkursor in der Synthese eingesetzt wird.
Verschiedene Ansätze zur Erzeugung von MOFs wurden ausgeführt: Langsame Diffusion in Flüssigkeiten oder Gelen und vor allem Tempern der organischen und anorganischen Baueinheiten oder Startmaterialien in einem Lösungsmittel, teilweise unter solvothermalen Bedingungen.
Mehrere Polymere wurden in einer zur Röntgenstrukturbestimmung geeigneten kristallinen Form
erhalten. Die Strukturen werden in der vorliegenden Arbeit präsentiert und diskutiert. Ein Ausblick auf weiterführende Untersuchungen an diesen Verbindungen wird ebenfalls gegeben.:(s. PDF ab S. 9 (PDF-Seite))
1 Vorwort S. 1
2 Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe S. 2
3 Poröse Festkörpermaterialien S. 20
4 Auswahl / Design der Linkermoleküle S. 50
5 Experimenteller Teil S. 65
6 Diskussion der Ergebnisse S. 194
7 Danksagung S. 293
8 Literaturverzeichnis S. 299
9 Anhang (X-Ray, NMR, DTA-TG, UV-Vis) S. 328 / Abstract
This thesis describes approaches to obtain linker molecules that are suitable to build a so-called \"metal-organic framework\", MOF (or porous coordination polymer, PCP). These materials consist of an organic linker part that connects the metal units, \"secondary building units\" (SBU), with each other to form threedimensional, hollow networks. This project was performed at the University of Leipzig in the multinational workgroup of Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Evamarie Hey-Hawkins, at the Faculty for Inorganic Chemistry.
These MOF materials have gained a lot of interest since the early 1990s for their special properties as solid materials with a well-defined, permanent porosity. The introductory part of this thesis elaborates potential or already current usage of MOF materials and related porous solids, such as gas storage, separation processes, catalysis, medical use and use in analytic detection.
The choice of organic building blocks for the synthesis of MOFs followed certain criteria, such as thermal stability, geometry of coordinating units, rigidity of the linker molecule, and potential secondary effects such as suitability for catalytic purposes, charge buffering or light harvesting.
All linkers feature aromatic units, and among the cores are moieties like anthracene, binaphthyl (represented by the chiral BINAP), biphenyl, pyrene and perylene.
A glance is thrown on the history, occurrence, possible use and potential toxicity of molecules with polycyclic aromatic hydrocarbon moieties.
Synthesis of the linkers is implemented by use of brominations of the aromatic core units and attaching capper units - carrying the coordinating units - by means of Suzuki-Miyaura-coupling. The synthesis routes to these molecules, brominated aromatic core, boronic acids and finished linkers, are described in the experimental part. The obtained linkers are characterised and described.
Furthermore, selected complex units for the inorganic part of a potential MOF were created as starting materials for a so-called \"controlled SBU approach\" (CSA); wherein a building block, very similar to the desired unit in the final framework, is prepared and then used as a precursor in the synthesis.
Various attempts at the generation of MOFs were conducted: Slow diffusion in liquids or gels, and, especially, reactions by tempering the organic and inorganic building blocks or starting materials in a solvent - partially also under solvothermal conditions.
Several polymers were obtained in crystalline form, suitable for structure determination by X-ray
crystallography. These structures are presented and discussed in this work, as well as the further
research on these solids and the results being achieved.:(s. PDF ab S. 9 (PDF-Seite))
1 Vorwort S. 1
2 Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe S. 2
3 Poröse Festkörpermaterialien S. 20
4 Auswahl / Design der Linkermoleküle S. 50
5 Experimenteller Teil S. 65
6 Diskussion der Ergebnisse S. 194
7 Danksagung S. 293
8 Literaturverzeichnis S. 299
9 Anhang (X-Ray, NMR, DTA-TG, UV-Vis) S. 328
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