Poröse Seife

Poröse Materialien sind für eine Vielzahl von technologischen Prozessen unverzichtbar. Ihre wichtigsten Anwendungsgebiete finden sich in der Molekulartrennung, Aufreinigung, Sensorik und Katalyse. In einer aktuellen Veröffentlichung in der renommierten Fachzeitschrift Advanced Functional Materials stellt die Arbeitsgruppe um Prof. Sebastian Henke eine neuartige Klasse kristalliner poröser Materialien vor, die aus amphiphilen organischen Mo­le­kü­len und Natriumionen bestehen. Chemisch sind diese amphiphilen Salzgerüste (ASFs = Amphiphile Salt Frameworks) eng mit herkömmlichen Seifen verwandt; es handelt sich um Natriumsalze von organischen Säuren mit zwei lipophilen (fettliebenden) Kohlenstoffketten und zwei hydrophilen (wasserliebenden) Kopfgruppen. Das Besondere an ASFs ist, dass sie sich in Wasser auflösen und in ihre molekularen Bausteine zerfallen, während sie sich beim Verdampfen des Wassers wieder zu den hoch geordneten porösen Salzgerüsten zusammensetzen. Aufgrund dieser für poröse Materialien einzigartigen Eigenschaft können die ASFs in wässriger Lösung verarbeitet und leicht regeneriert werden. Außerdem können die kristallinen Materialien auch mechanochemisch durch intensives Verreiben der organischen Säuremoleküle mit Natriumhydroxid ohne jedes Lö­sungs­mit­tel synthetisiert werden. Mit aufwändigen Gassorptionsexperimenten zeigte der Erstautor der Studie, Dr. Louis Frentzel-Beyme, dass die porösen Seifen verschiedene technologisch relevante Gase, wie Kohlendioxid oder kurzkettige Kohlenwasserstoffe, in ihren Poren speichern und gegebenenfalls voneinander trennen können. Röntgenbeugungsexperimente, bei denen die Materialien extrem hohen Drücken von bis zu 4000 bar (d.h. dem 4000-fachen des Atmosphärendrucks) ausgesetzt wurden, bescheinigen den ASFs zudem eine hervorragende mechanische Stabilität. Die Hochdruckexperimente führte das Team am Teilchenbeschleuniger DELTA in Dortmund durch.