Charakterisierung von katalytisch aktiven, trägerfixierten Metallzentren mit Hilfe der Röntgenabsorptionsspektroskopie

Abstract

Die seit etwa 1980 angewandte Röntgenabsorptionsspektroskopie (EXAFS-Spektroskopie) eignet sich besonders für die Charakterisierung ungeordneter Systeme, die nicht mit der konventionellen Röntgen- oder Neutronenbeugung untersucht werden können. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Organometallkomplexe, die an einer Polysiloxanmatrix fixiert sind, untersucht. Hierbei handelt es sich um so genannte Stationärphasen, die durch Hinzugabe eines Solvens oder Substrates in die so genannte Interphase übergehen. Die Optimierung von Interphasen setzt hierbei eine genaue Kenntnis der strukturellen Zusammenhänge zwischen den Einzelkomponenten in solchen Systemen voraus. Der Nahordnungsbereich um das Metallzentrum in Interphasen-Systemen spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Zunächst wurden unterschiedliche Einflussgrößen in Interphasen auf den Lokalbereich um das Metallzentrum bestimmt und das Interphasen-System charakterisiert. Hierbei hat sich gezeigt, dass sich der Lokalbereich um das Metallzentrum entscheidend beeinflussen läßt. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit den Anwendungsbereichen von Interphasen. Es wurden zunächst die Eigenschaften einer Zn-Phthalocyanin- und Ni-CHIRASIL-Interphase, die als Sensor eingesetzt werden können, untersucht. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Katalyse. Hier ist es gelungen durch den Vergleich einer homogenen und heterogenen Katalyse reaktive Zwischenstufen in situ zu charakterisieren.

It is very difficult to get structural data of amorphous systems with conventional X-Ray diffraction methods. X-Ray absorption spectroscopy (EXAFS spectroscopy) is applied since 1980, and a suitable method for the characterization of disordered systems. Within the frame of this work, organometallic complexes were investigated, fixed on polymers. Also known as stationary phase. An interphase-system is generated by adding a mobile component to the stationary phase. An important condition for the optimization of interphase-systems is the exact knowledge of the structural correlation between each single component. The local environment around the metal centre represents the reactive centre and plays a decisive role. First of all, it was necessary to investigate the interphase-system by means of X-Ray absorption spectroscopy, and to determine the effect of different parameters on the local region around the reactive metal centre in interphase complexes. The investigation results in a significant influence on the local region around the reactive metal centre. The second part of this work is concerned to the applications of interphases. Interphases can be used as sensors. The properties of a Zn-phthalocyanine- and Ni-CHIRASIL interphase complex, which can be used as sensor, were investigated. The EXAFS results explains the good sensoric properties of both interphase-systems. Another application of interphases represents the catalysis. By comparing a homogeneous and heterogeneous system, it was possible to characterize interstage compounds with in situ experiments.