Mikrowellenunterstützter Kristallisationseinschluss von Farbstoffmolekülen in die Poren von Zeolithen und Aluminiumphosphaten

Abstract

Die unterschiedlich geladenen Porphyrine [ZnTMPyP]4 und [ZnTPyP] wurden mit dem mikrowellenunterstützten Kristallisationseinschluss erfolgreich in den NaX-Zeolithen eingelagert. Aufgrund der besseren Löslichkeit im Reaktionsgel wird bei dem Kationenfarbstoff eine höhere Farbstoffbeladung erzielt. In beiden Fällen wird weder der Chromophor durch die hydrothermalen Bedingungen noch die Kristallstruktur durch die Anwesenheit der Farbstoffmoleküle negativ beeinträchtigt. Die Pyridylsubstituenten der inkorporierten Porphyrine ragen wahrscheinlich wie Arme durch die Porenöffnungen der Superkäfige, und der zentrale Chromophor des Porphyrins liegt planar in den Poren des NaX-Zeolithen vor.Der Laserfarbstoff DCM wurde zur Realisierung eines Mikrolasers in die Poren des AlPO4-5 eingelagert. Der mikrowellenunterstützte Kristallisationseinschluss von DCM in die AlPO4-5-Kristalle erfolgte mit vier unterschiedlichen Gelkompositionen ("TPA", "TEA", "TEA HCOOH", "TEA EtOH"). Bei dem Templat Tripropylamin (TPA) findet die Einlagerung überwiegend in dem regulären Porensystem des AlPO4-5 statt, während der Einsatz von Triethylamin (TEA) als Templat mit einer Zunahme der vorliegenden Fehlstellen verbunden ist, in welche die DCM-Moleküle eingebaut werden können. Aufgrund des größeren Raumangebotes in den Fehlstellen nimmt der Anteil an cis-Isomer bei dem Wechsel des Templates von TPA zu TEA zu. Durch die Zugabe von Ameisensäure bzw. Ethanol wird innerhalb dieser gebildeten Fehlstellen eine Art Mikroumgebung geschaffen. Die dadurch erhöhte Ionenstärke in den Fehlstellen begünstigt den polaren Ladungstransfer-Zustand gegenüber der trans/cis-Isomerisierung, so dass ein größerer Anteil des trans-Isomers vorliegt. Es konnte trotz unterschiedlichen Kristallgrößen, Oberflächenbeschaffenheiten und Farbstoffbeladungen bei keiner der untersuchten mit DCM beladenen AlPO4-5-Proben Laseraktivität erzeugt werden.