Untersuchung des strukturellen Verhaltens von MOF-Materialien bei non-ambient Bedingungen, speziell bei variabler Temperatur, dynamischem Vakuum und unterschiedlichen Gasatmosphären bzw. Dämpfen unter dynamischen oder Gleichgewichtsbedingungen

MOF-Materialien lassen sich durch ihren modularen Aufbau nahezu unendlich variieren und somit für geplante Anwendungen, z. B. in der Gasspeicherung, maßschneidern. Zudem zeigen die meisten MOF-Materialien eine sehr hohe Kristallinität und ihr innerer Aufbau ist demnach durch die Methode der Kristallstrukturanalyse zugänglich. Viele Anwendungen der MOFs nutzen die Möglichkeit der Einlagerung von Gastmolekülen in den Mikroporen der Materialien. Hier kommt es, abhängig vom MOF und vom Charakter der Gastmoleküle, zu mitunter sehr unterschiedlichem Verhalten welches sich im Isothermenverlauf, im Durchbruchsverhalten und in der Aufnahmekapazität zeigt.

Um das Verhalten der MOFs bei den Adsorptions- und Desorptionsvorgängen zu verstehen sind Einblicke auf atomarer Ebene extrem nützlich. Diese können durch Röntgenstrukturanalysen an den Materialien unter den entsprechenden Bedingungen bei Dampf- oder Gasaufnahme oder -abgabe erhalten werden. Hierzu kann das Wasseraufnahmeverhalten durch in situ Wasserdampf-Adsorption und Desorption direkt am LS Technische Chemie mit Hilfe einer speziellen Feuchtekammer am Pulverröntgendiffaktometer untersucht werden. Messungen mit weiteren Dämpfen oder Gasen werden an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble, Frankreich, in Kooperation mit Prof. Dr. Pascal D. C. Dietzel, Universität Bergen, Norwegen, durchgeführt.

Investigation of the structural behavior of MOF materials under non-ambient conditions, especially at variable temperature, dynamic vacuum and different gas atmospheres or vapors under dynamic or equilibrium conditions

MOF materials can be varied almost infinitely due to their modular structure and can therefore be tailored for planned applications, e.g. in gas storage. In addition, most MOF materials exhibit a very high crystallinity and their internal structure is therefore accessible by the method of crystal structure analysis. Many applications of MOFs make use of the possibility of embedding guest molecules in the micropores of the materials. Depending on the MOF and the character of the guest molecules, this sometimes results in very different behavior, which can be seen in the isothermal curve, the breakthrough behavior and the absorption capacity.

In order to understand the behavior of MOFs during the adsorption and desorption processes, insights at the atomic level are extremely useful. These can be obtained by X-ray structure analysis of the materials under the appropriate conditions of vapor or gas uptake or release. For this purpose, the water absorption behavior can be investigated by in situ water vapor adsorption and desorption directly at the LS Technische Chemie using a special humidity chamber on the powder X-ray diffactometer. Measurements with other vapors or gases are carried out at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble, France, in cooperation with Prof. Dr. Pascal D. C. Dietzel, University of Bergen, Norway.
This text was translated with DeepL on10/11/2025