Neue Hybridmaterialien basierend auf der Chemie ionischer Flüssigkeiten

Abstract

Im ersten Teil der Arbeit wurden zur Synthese eines 3-dimensionalen Netzwerkes, aufgebaut aus SiO2-Nanopartikel, drei Syntheserouten untersucht. Hierfür wurde für die ersten zwei Synthesewege eine ionische Flüssigkeit mit zwei Trialkoxygruppen, 1,3-Di(propyltrimethoxysilyl) imidazolium-Iodid, synthetisiert. Danach wurde dieses zur Verbrückung verwendete Molekül, um eine Kondensation hervorzurufen, entweder mit Tetraethylorthosilicat (TEOS) oder mit zuvor hergestellten SiO2-Nanopartikeln umgesetzt. Bei der Variante mit TEOS wurden die Partikel in situ hergestellt, wobei die ionische Flüssigkeit die Funktion als Co-Precursor inne hatte. Bei der dritten Methode wurden ebenfalls zuvor synthetisierte SiO2-Nanopartikel eingesetzt. Hier fand zuerst eine getrennte Modifikation entweder mit 3-Chloropropyltrimethoxysilan oder mit N-(Propyltrimethoxysilyl)imidazol. Danach erst fand eine Reaktion der beiden unterschiedlich funktionalisierten Nanopartikel statt. Bei allen drei Wegen wurden die erhaltenen Materialien mittels TGA, TEM, NMR, und DLS untersucht.<br />Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurden im zweiten Teil der Arbeit die beiden letzten Synthesewege weiter variiert, indem Verbrückungsmoleküle mit jeweils Diimidazoliumeinheiten synthetisiert wurden. Dies wurde durchgeführt, um die Verbrückungslänge bzw. -festigkeit zu steigern.<br />Auch hier fand eine Charakterisierung mittels TGA und TEM statt.<br />Im dritten Teil der Arbeit wurden zuerst ionische Flüssigkeiten synthetisiert; 1-Butyl-3-methylimidazolium-Nitrat und 1-Propyl-3-methylimidazolium-Chlorid. Danach wurde Silbernitrat, in Anwesenheit der synthetisierten Verbindungen, in wässriger Lösung zu elementarem Silber reduziert. Der Einschluss erfolgte in beiden Fällen und wurde mittels XRD, TGA, IR und NMR bestätigt. In dieser Arbeit wurde die Herstellung neuer Hybridmaterialien basierend auf der Chemie von ionischen Flüssigkeiten vorgestellt. Es wird gezeigt, dass es möglich ist die Morphologie von Metallen, bzw. Metalloxiden mittels des Einsatzes ionischer Flüssigkeiten, bzw. ionischen Flüssigkeiten ähnlichen Verbindungen, entscheidend zu beeinflussen.<br />

In the first part of this thesis three different approaches were investigated to obtain a 3-dimensional network based on SiO2-units. For the first two routes an ionic liquid like molecule, containing two trialkoxy-groups, was synthesised, 1,3-di(propyltrimethoxysilyl)imidazolium-iodid. Afterwards, to induce a condensation reaction, this bridging agent was either reacted with tetraethylorthosilcate (TEOS) or previously synthesised silica nanoparticles. With TEOS the particles were formed in situ and the ionic liquid acted like a co-precursor. The third method was also carried out with already synthesised nanoparticles. These particles were modified separately either with 3-chloropropyltrimethoxysilane or N-(propyltrimethoxysilyl)imidazol and then coupled through a nucleophilic substitution reaction, forming the desired network. In all three cases a powder was obtained, which were characterised via TGA, TEM, NMR and DLS. In the second part of this thesis the last two approaches of part one were varied. Here ionic liquid like molecules containing two imidazolium-groups were synthesised. Also the length and the appearance between these imidazolium-units were changed. Characterisation of the obtained material was also carried out through TGA and TEM.<br /> For the last part of this thesis two ionic liquids were synthesised; 1-butyl-3-methylimidazolium-nitrate und 1-propyl-3-methylimidazolium-chloride. Afterwards silvernitrate was reduced, in the presence of one of these ionic liquids, to yield the ionic liquid entrapped in silver. Characterisation was managed through XRD, TGA, IR and NMR.<br />In this thesis it a new way of developing hybrid materials based on the chemistry of ionic liquids is shown. It was also proven, that it is possible to influence the morphology of metal- and metaloxides through the use of ionic liquids, respectively ionic liquid like molecules.<br />