Synteza, charakterystyka oraz katalityczne właściwości materiałów MOF

Abstract

Materiały metalo-organiczne MOF (ang. Metal Organic Frameworks) to najmłodsza rodzina sit molekularnych, która rozwija się niezwykle dynamicznie. Prezentowane badania dotyczą syntezy, charakterystyki fizykochemicznej układów MOF zarówno materiałów opisywanych w literaturze jak i prób otrzymania nowych układów, a także modyfikacji syntez literaturowych. Prowadzono syntezy w celu otrzymania materiałów posiadających tę samą sieć krystaliczną, ale zawierających „dodatkowe” niezwiązane z „węzłowymi” kationami grupy funkcyjne takie jak: -NH2 czy -NO2. Otrzymywano układy mieszane zawierających dwa rodzaje kationów metalicznych bądź dwa typy ligandów organicznych. Ostatnim sposobem modyfikacji było przyłączenie do grup aminowych kationów palladu. Duży nacisk położony był na próby praktycznego wykorzystania syntetyzowanych materiałów. Sprawdzano otrzymane układy w roli katalizatorów łagodnego utleniania związków organicznych w fazie ciekłej. Reakcją modelową było utlenianie cykloheksenu. Dwie kolejne reakcje katalityczne mają znaczenie praktyczne. Wykazano, że materiały MOF zawierające w swej strukturze Cu oraz V mogą być aktywnymi katalizatorami utleniania 2,3,6-trimetylofenolu do trimetylobenzochinonu (półproduktu w syntezie witaminy e) oraz utleniania tetraliny do α-tetralonu. Kolejnym sposobem potencjalnego wykorzystania były badania mające na celu określenie zdolności pochłaniania CO2 w warunkach dynamicznych oraz wskazanie, jakie czynniki mogą mieć wpływ na adsorpcję CO2. Ostatnią drogą implementacji było użycie materiałów MOF jako matryc dla chromoforów (dmit, indygo) w celu otrzymania nowych pigmentów.

Organic-inorganic materials MOF (Metal Organic Frameworks) are the newest family of molecular sieves which is growing rapidly. The present study concern the synthesis, physical and chemical characteristics of MOF systems materials both already described in the literature and original own attempts to obtain new MOF materials, as well as looking for new modifications of synthesis. It was also undertaken a modification in order to introduce new functional groups (-NH2, -NO2) without affecting the crystalline structure of MOF. Preparation of mixed systems containing two kinds of metallic cations or two types of organic ligands was also performed. The last way of modification was to attach to the amino groups palladium cations. The emphasis was put on trying the practical use of synthesized materials. The first way was to examine the prepared samples as mild oxidation catalysts in the liquid phase. Model reaction was the oxidation of cyclohexene. Two other catalytic reactions conducted in this study are of practical importance. It was shown that MOF materials containing Cu and V in their structure are active catalysts for the oxidation of 2,3,6-trimethylphenol to trimethylbenzoquinone (an interme-diate in the synthesis of vitamin e) and oxidation of tetralin to α-tetralone. Another way of practical application of obtained MOF materials adsorption of CO2 in dynamic model and estimation of the factors responsible for adsorption of CO2. The last way of implementation was the use of MOF materials as matrices for the chromophores such as dmit and indigo to obtain new pigments.