Gezielte Strukturierung von Iod mit mikroporösem SiO2†
Gernot Wirnsberger Dipl.-Ing.
Institut für Physikalische und Theoretische Chemie Technische Universität A–8010 Graz (Österreich)
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Institut für Physikalische und Theoretische Chemie Technische Universität A–8010 Graz (Österreich)
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Institut für Anorganische Chemie Karl-Franzens-Universität A–8010 Graz (Österreich)
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Institut für Anorganische Chemie der Universität Meiserstraße 1, D–80333 München Telefax: Int. +89/5902–578
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Prof. Dr. Peter Behrens
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Institut für Anorganische Chemie der Universität Meiserstraße 1, D–80333 München Telefax: Int. +89/5902–578Search for more papers by this authorEin Teil dieser Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Be 1664/1–2) und dem Fonds der Chemischen Industrie gefördert. A. M. Schneider danken wir für Hilfe bei der Erstellung der Abbildungen.
Abstract
Als Schablonen für die Anordnung yon Gastmolekülen dienen die Hohlraumstrukturen mikroporöser SiO2-Phasen. Über die Dimensionalitäten der Hohlraumstrukturen lassen sich die Wechselwirkungen zwischen den Gastmolekülen gezielt steuern. Im Falle von Iod als Gastkomponente läßt sich dies an der Farbe der Insertionsverbindungen erkennen, die für die unten gezeigten Wirtsysteme von violett bis rotbraun variiert.
References
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- 8 Diese Abkürzungen entsprechen den von der International Zeolite Association vorgeschlagenen Richtlinien zur Benennung von Zeolithen und zeolithähnlichen Materialien. Siehe: W. M. Meier, D. H. Olson, C. Baerlocher, Atlas of Zeolite Structure Types, 4, Aufl., Butterworth-Heinemann, London, 1996; Zeolites 1992, 12, 451–653.
- 9 Es sei darauf hingewiesen, daß die Insertionsverbindung des Iods im TON hinsichtlich ihrer Farbe und der Dimensionalität der Wirtverbindung zwar Ähnlichkeiten zu den Iod-Stärke- und Iod-Cyclodextrin-Einschlußverbindungen aufweist, sich allerdings chemisch unterscheidet: Im TON konstituieren sich die Ketten aus neutralen Iodmolekülen, während die Iodketten in den Iod-Stärke-Verbindungen und ihren Derivaten eine negative Gesamtladung aufweisen: R. C. Teitelbaum, S. L. Ruby, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 3322–3328; W. Saenger, Naturwissenschaften 1984, 71, 31–36.
- 10 Für eine ausführliche Beschreibung der Übergänge sowie des Termschemas von gasförmigem Iod siehe: R. S. Mulliken, J. Chem. Phys. 1971, 55, 288–309, zit. Lit.
- 11a) Aus der Thermogravimetrie ergeben sich folgende Zusammensetzungen (Gerät: Mettler TA 2, Heizgeschwindigkeit: 10 K min−1, Referenz: Al2O3, Tiegelmaterial: Al2O3, Atmosphäre: Ar, Strömungsgeschwindigkeit: 5 Lh−1): DDR: 120 SiO2 ∼ 6.0 I2, TON: 24 SiO2 ∼ 1.2 I2, FER : 36 SiO2 ∼ 3.2 I2, MFI: 96 SiO2 ∼ 11.5 I2. b) Das freie Volumen der Käfige beträgt 350 Å3 und bietet damit genügend Platz zur Aufnahme weiterer Moleküle. Laut Modellierungsstudien, die in unserer Arbeitsgruppe durchgeführt wurden, ist die Besetzung mit einen zweiten Molekül pro Käfig energetisch ungünstiger als eine einfache Besetzung. Der sich aus den Modellierungsstudien ergebende kürzeste intermolekulare Iod-Iod-Abstand beträgt ca. 5.5 Å und liegt damit deutlich über dem doppelten van-der-Waals-Radius von 4.3 Å (A. M. Schneider, P. Behrens, unveröffentlichte Ergebnisse).
- 12 J. K. Burdett, Prog. Solid State Chem. 1984, 15, 173–255.
- 13 Bei Normierung der Iodkonzentrationen auf Moleküle pro 1000 Å3 ergeben sich folgende Werte: DDR: 0.886, TON: 0.989, FER: 1.63, MFI: 2.15.
- 14 M. Yao, N. Nakamura, H. Endo, Z. Phys. Chem. 1988, 157, 569–573.
- 15 B. V. Shanabrook, J. S. Lannin, Solid State Commun. 1981, 38, 49–52.
- 16 R. J. MaganTa, J. S. Lannin, Phys. Rev. B. 1985, 32, 3819–3823.
- 17 J.-I. Guth, H. Kessler, J. M. Higel, J. M. Lamblin, J. Patarin, A. Seive, J. M. Chezeau, R. Wey, ACS Symp. Ser. 1989, 398, 176–195; A. Kuperman, S. Nadimi, S. Oliver, G. A. Ozin, J. M. Garces, M. M. Olken, Nature 1993, 365, 239–242; J. Patarin, M. Soulard, H. Kessler, J.-L. Guth, J. Baron, Zeolites 1989, 9, 397–404.
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