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Fotoschaltung und Abstimmung des Gastransports durch metallorganische Rahmenmembranen


Kurzfassung

Es wird ein Verfahren zum Schalten und Abstimmen des Gastransports und der Gastrennung durch metallorganische Rahmenmembranen durch Anwendung von Licht bestimmter Wellenlängen beansprucht. Die metallorganische Gerüstmembran (MOF) enthält Linkermoleküle mit fotoschaltbaren Einheiten in der Seitengruppe des Rückgrats der Linkermoleküle. Diese photoaktiven Einheiten in den Seitengruppen können bei Beleuchtung mit Licht einer bestimmten Wellenlänge reversibel in zwei Konformationen geschaltet werden.


Hintergrund

Die in WO 2014015383 A1 und EP 13823026 vorgeschlagene optische Schaltung der photoaktiven Einheit im Rückgrat der Linkermoleküle des MOF ist nicht praktikabel, da sich die gesamte Kristallstruktur beim optischen Schalten wie ein Akkordeon oder wie ein Balg ausdehnt und schrumpft.


Problemstellung

Diese wiederholten Schrumpf- und Dehnungszyklen beschädigen die Membran mechanisch.


Lösung

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technik zum optischen Schalten einer Membran ohne mechanische Beschädigung und zum kontinuierlich abstimmbaren Schalten in definierten Mengen zwischen den beiden Konformationen mit einer definierten Gasselektivität bereitzustellen. Dieses Ziel wird durch die Verwendung der photoinduzierten tran-cis-Photoisomerisierung einer photoaktiven Einheit in der Seitengruppe des stabilen und starren Linkermoleküls des MOF erreicht.


Vorteile

  • Bei dem neuartigen Verfahren kann der Gastransport durch eine gestützte MOF-Membran, eine selbsttragende MOF-Membran und eine Mixed-Matrix-Membran, die MOF-Kristalle als Füllstoff enthält, gesteuert werden. Steuerung bedeutet, dass die Menge und die Zusammensetzung des Gases, das die MOF-Membran passiert, durch Beleuchtung der fotoschaltbaren MOF-Membran mit externem Licht abgestimmt werden kann.
  • Die Menge des Gases, das von der Zufuhrseite durch die Membran strömt, wird durch die Permeanzen charakterisiert. Die Änderung der Zusammensetzung der Mischung wird durch den Trennfaktor definiert. Wenn sich die Zusammensetzung des Einsatzgases ändert, ermöglicht die Schaltbarkeit einen stabilen Trennfaktor, also eine konstante Permeatzusammensetzung.

Anwendungsbereiche

Chemische Synthese und Reinigung, industrielle Membrantrennverfahren


Service

Lizenz zur kommerziellen Nutzung; Zusammenarbeit in Forschung und Entwicklung


EZN Erfinderzentrum Norddeutschland GmbH

Dr.-Ing. Tobias Braunsberger
0511 850 308-0
braunsberger@ezn.de
www.ezn.de
Adresse
Theaterstraße 2
30159 Hannover



Entwicklungsstand

Machbarkeit


Patentsituation

  • DE anhängig

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsführerin)

c/o TransMIT GmbH
Kerkrader Straße 3
D-35394 Gießen