Universität zu Köln

Immobilisierte Metall- und Metalloxidnanopartikel finden in dieser Arbeit Verwendung als nanoskalige Katalysatoren für chemische Reaktionen. So wurden z.B. Palladiumnanopartikel, als Katalysatoren für C-C-Kreuzkupplungsreaktionen, wie die Heck-, Suzuki - oder Sonogashirareaktion eingesetzt. Als Substrat für die Immobilisierung diente carbonisiertes Holz, in dessen Poren die Partikel eingelagert wurden. Der geträgerte Katalysator konnte in allen drei Reaktionen mehrfach recycelt werden und lieferte dabei gute Ausbeuten der jeweiligen Kupplungsprodukte. Darüberhinaus wurden Cu2O Nanopartikel in Tetra-n-butyl-phosphonium Acetat, einer ionischen Flüssigkeit mit stabilisierenden Eigenschaften und niedrigem Schmelzpunkt, dargestellt. Die Partikel dienten sowohl als Katalysator für Decarboxylierungsreaktionen von 2-Nitrobenzoesäurederivaten als auch für Buchwald-Hartwig-Reaktionen. In Abhängigkeit von Reaktionsparametern oder funktionellen Gruppen an den Edukten, zeigten die Katalysatoren eine durchschnittliche bis exzellente Aktivität und eine ebenso gute Recyklierbarkeit. Inspiriert durch diese einfache und geradlinige Synthese von Palladium- und Kupferoxidnanopartikeln wurde eine allgemeine Synthesemethode zur Darstellung von Nanomaterialien in dieser Arbeit entwickelt. Dabei beruht die Partikelsynthese hauptsächlich auf der Reduktion einfacher Metallsalze durch Acetationen. Kupfer-, Silber-, Nickeloxid- und Zinkoxidnanopartikel wurden durch Mikrowellensynthese in zwei verschiedenen ionischen Flüssigkeiten und aus zwei verschiedenen Vorstufen (Präkursoren) dargestellt. Offenbar kann eine Vielzahl verschiedener Nanomaterialien in ionischen Flüssigkeiten unter Zuhilfenahme von Acetationen dargestellt werden. Dabei kann auf die Verwendung von zus ätzlichen Liganden, oberflächenaktiver Substanzen, inerter Reaktionsbedingungen oder anderer Additive verzichtet werden. Neben zwei zusammenfassenden Arbeiten geben weiterführende und auf den oben genannten Themengebieten basierende experimentelle Abschnitte einen Überblick über zusätzliche Anwendungsgebiete der hier vorgestellten Cu2O Nanopartikeln, sowie von Pd/Cu bimetallischen Nanopartikeln, wie z.B. Deuterierungsexperimente, Deoxygenierungsreaktionen und decarboxylierende Kreuzkupplungen. Zusammenfassend werden in dieser Arbeit die Synthese, Charakterisierung und Bewertung nanoskaliger Katalysatorsyteme vorgestellt. Es werden Beispiele für neuartige Nanopartikel/ ionische Flüssigkeitssysteme vorgestellt, sowie bisher noch nicht mit Nanopartikeln realisierte Katalysen in ionischen Flüssigkeiten sowie deren Leistungsfähigkeit hinsichtlich Aktivität, Stabilität und Wiederverwendbarkeit untersucht.

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