Polyoxazoline als thermoresponsive polymere ionische Flüssigkeiten für programmierbare molekulare Transporter und schaltbare Dispergatoren

Abstract: Die vorliegende Arbeit widmet sich der Erforschung neuartiger, thermoresponsiver Polyelektrolyte, die sich für das bislang noch unzureichende Recycling von hochwertigen Katalysatoren eignen. Zur Ermöglichung des programmierbaren, thermoresponsiven Transports von Anionen zwischen zwei Phasen werden multifunktionelle, hyperverzweigte polymere ionische Flüssigkeiten (hyperPILs) mit mizellinspirierten Architekturen als molekulare Transporter entwickelt. Diese neuartigen Polyelektrolyte bestehen aus einem hyperverzweigten Poly(3-ethyl-3-hydroxymethyloxetan)-(PEHO)-Kern, einer inneren poly-kationischen Imidazolium- und einer äußeren thermoresponsiven Poly(2-oxazolin)-(POx)-Schale, die eine untere kritische Lösungstemperatur (LCST) in wässrigem Medium aufweist. Der Schlüsselschritt der hyperPIL-Synthese ist die effiziente Kettenterminierung der kationisch ringöffnenden Polymerisation von 2 Oxazolinen durch Zugabe von polyfunktionellem, Imidazol-terminiertem PEHO. Die daraus resultierende, kovalente Anbindung der LCST-POx-Hülle macht die hyperPIL-Polyelektrolyte thermoresponsiv. In Abhängigkeit von der POx-Kettenlänge und dem Oxazolinmonomertyp variiert das LCST-Verhalten der hyperPILs über einen außergewöhnlich weiten Temperaturbereich von 21 bis 93 °C. Die innere Imidazoliumhülle ermöglicht die Immobilisierung und den Transport verschiedener, anionisch geladener, organischer sowie anorganischer Nutzlasten mittels Anionenaustausch. Durch das thermische Schalten des Hydrophilie/Hydrophobie-Verhältnisses fungieren diese hyperPILs erstmals als programmierbare, molekulare Transporter für anionische Nutzlasten, die im System Ethylacetat/Wasser zwischen den Phasen hin- und hertransportiert werden. Die schaltbaren hyperPILs eignen sich somit für vielfältige Anwendungen, wie zum Beispiel das einfache Recycling von homogenen Katalysatoren mittels gesteuertem Phasentransfer.
Mit dem Ziel die thermisch schaltbare Dispersion/Sedimentation von Metallnanopartikeln in wässriger Lösung zu erreichen, werden des Weiteren erstmals thermoresponsive POx-Molekularbürsten synthetisiert, die auf einem polymeren ionischen Flüssigkeits-(PIL)-Grundgerüst aus Polyvinylimidazol (PVIm) oder Poly(4-vinylpyridin) (P4VPy) basieren. In einer Eintopfreaktion entstehen die neuartigen PIL-Molekülbürsten auf einfache Weise durch die Terminierung von lebenden POx-Ketten mit PVIm oder P4VPy. In dieser Reaktion erzeugt die quantitative Quaternisierung der zugänglichen aromatischen Stickstoffatome durch Alkylierung mit thermoresponsiven POx-Ketten das PIL-Grundgerüst. Wie bei den hyperPILs, führt der Einsatz verschiedener Oxazolinmonomere, zu einer breiten Variation des LCST-Verhaltens, was dessen einfache Anpassung zwischen 14 und 98 °C ermöglicht. Aufgrund ihrer elektrostatischen und sterischen Stabilisierung erweisen sich die PIL-Molekularbürsten als außergewöhnliche Dispergatoren für Silbernanopartikel. Das thermische Umschalten des Hydrophilie/Hydrophobie-Verhältnisses führt zu einer reversiblen Trennung der wässrigen Polymerlösung in eine polymer- und nanopartikelreiche Phase sowie eine polymer- und nanopartikelarme wässrige Phase. Aufgrund dieser Eigenschaften ergeben sich für die thermoresponsiven PIL-Molekularbürsten zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, wie zum Beispiel das Recycling von Metallnanopartikeln in katalytischen Prozessen

Angaben zum Objekt

• Standort: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Umfang: Online-Ressource
• Sprache: Deutsch
• Anmerkungen: Universität Freiburg, Dissertation, 2020

Klassifikation und Themen

• Schlagwort: Polyoxazoline ; Nanopartikel ; Intelligenter Werkstoff ; Ionische Polymere ; Dispersion ; Thermodynamische Eigenschaft ; Intelligenter Werkstoff ; Ionische Flüssigkeit ; Ionische Polymere ; Thermodynamische Eigenschaft ; Nanopartikel ; Dispersion ; Recycling ; Katalyse ; Transport

Beteiligte, Orts- und Zeitangaben

• Ereignis: Veröffentlichung
• (wo): Freiburg
• (wer): Universität
• (wann): 2020
• Urheber: Wiedmann, Steffen
• Beteiligte Personen und Organisationen: Mülhaupt, Rolf ; Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Fakultät für Chemie und Pharmazie

Weitere Informationen

• DOI: 10.6094/UNIFR/166600
• URN: urn:nbn:de:bsz:25-freidok-1666007
• Rechteinformation: Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Letzte Aktualisierung: 14.08.2024, 10:59 MESZ