Von molekularen Vorstufen über organisch-anorganische Hybridpolymere zu hochporösen Si/C/N-Keramiken

在一项研究中，我们将采用一种改进的合成方法和韦尔登进行合作，合成出一种混合材料和Si/C/N-基片的合成方法。大北韦尔登公司definierte Porenstrukturen angestrebt，die speziell im Hinblick auf ihre Eignung für katalytische Anwendungen und Membranen zu optimieren sind.由于韦尔登不能直接合成氯硅烷，因此氯硅烷的合成方法也不能用氯硅烷Cl 2 RSi-R-SiRCl 2和氯硅烷CI 2 Si-R-SiR 2 Cl。本文采用氰胺或双（三甲基硅酰亚胺）为原料，对合成硅酰亚胺分子模型进行了韦尔登研究。Ziel is dabei，Korrelationen zwischen der chemischen Struktur（Auswahl von R und R）der Ausgangsstoffe und den Eigenschaften - insbesondere der Porosität - der Produkte zu finden.干凝胶经煅烧和热解后可形成具有韦尔登结构和形态特征的硅基陶瓷。其他Zielparameters sind die Hydrolyseempfindlichkeit and die Reaktivität der verbrückten Silylcarbodiimide gegenüber Aminen und anderen organischen Basen sowie Lewis-Säuren，die bei der Gelsynthese als Katalysator fungieren. Hochauflösende mikrostrukturelle und nanochemische Charakterisierungen（HRTEM，EDXS，EELS，ELNES，EFTEM）阿勒Zwischenstadien in Verbindung mit quantenchemischen Modellrechnungen sollen die Optimierung der Prozeßroute und eine gezielte Auswahl der Hybrid-Vorstufen unter Berücksichtigung von Reaktionsmechanismen erlauben. Dies betrifft insbesondere die Identifikation von Zerfallspfaden der Polymermoleküle während der Pyrolysereaktionen wie auch die Hydrolysebeständigkeit der Carbodiimid-Polymere。通过对聚合物和交联剂中的相互作用元素的实验研究和理论数据分析，建立了一个用有机间隔基和有机取代基取代分子前体Si原子的干凝胶和Si/C/N交联剂的孔隙关系模型。第二阶段的项目将在第二阶段进行，以使催化剂混合材料与用于分离的无污染的膜材料混合。

Im beantragten Forschungsprojekt sollen in enger Kooperation zwischen den beiden Antragstellern Methoden entwickelt und angewendet werden, die eine gezielte Synthese von Hybridmaterialien und Si/C/N-Keramiken mit großem Oberflächenanteil erlauben. Dabei werden u.a. definierte Porenstrukturen angestrebt, die speziell im Hinblick auf ihre Eignung für katalytische Anwendungen und Membranen zu optimieren sind. Als Ausgangsstoffe werden neben verbrückten Trichlorsilylverbindungen des Typs Cl3Si-R - SiCl3 auch weniger stark vernetzende, jedoch ebenfalls verbrückte Chlorsilane wie Cl2RSi-R - SiRCl2 und CIR2Si-R -SiR2Cl synthetisiert. Diese Edukte sollen durch Umsetzungen mit Cyanamid oder Bis(trimethylsilylcarbodiimid) für die Erzeugung von Gelen sowie die Synthese molekularer Silylcarbodiimid-Modellverbindungen verwendet werden. Ziel ist es dabei, Korrelationen zwischen der chemischen Struktur (Auswahl von R und R ) der Ausgangsstoffe und den Eigenschaften - insbesondere der Porosität - der Produkte zu finden. Xerogele sowie die daraus nach Calcinierung und Pyrolyse entstehenden Si-basierten Keramiken werden chemisch-strukturell und morphologisch charakterisiert. Weitere Zielparameter sind die Hydrolyseempfindlichkeit und die Reaktivität der verbrückten Silylcarbodiimide gegenüber Aminen und anderen organischen Basen sowie Lewis-Säuren, die bei der Gelsynthese als Katalysator fungieren. Hochauflösende mikrostrukturelle und nanochemische Charakterisierungen (HRTEM, EDXS, EELS, ELNES, EFTEM) aller Zwischenstadien in Verbindung mit quantenchemischen Modellrechnungen sollen die Optimierung der Prozeßroute und eine gezielte Auswahl der Hybrid-Vorstufen unter Berücksichtigung von Reaktionsmechanismen erlauben. Dies betrifft insbesondere die Identifikation von Zerfallspfaden der Polymermoleküle während der Pyrolysereaktionen wie auch die Hydrolysebeständigkeit der Carbodiimid-Polymere. Aus den experimentell ermittelten Bindungszuständen der beteiligten Elemente in den Polymeren und Keramiken und den theoretischen Daten wird ein Modell zur Korrelation der Porosität der Xerogele und der Si/C/N-Keramiken mit dem organischen Spacer und dem organischen Substituenten am Si-Atom der molekularen Vorstufe erstellt. Die zweite Phase des Projekts soll sich dann der weiterführenden Prozeßentwicklung zur Erzeugung von katalytisch wirksamen Hybridmaterialien bis hin zur Herstellung von Bauteilkomponenten wie beipielsweise nichtoxidisch-keramischen Membranen für Separationsanwendungen widmen.