Growth and chemistry of metal-organic framework thin films

Diese Arbeit befasst sich mit der Herstellung von Metal-Organic Frameworks (MOFs) als Schichten auf Oberflächen und deren Untersuchung für potentielle Anwendungen. Filme von CPO-27-M Materialien wurden unter solvothermalen Bedingungen als dichte Schichten auf Al\(_{2}\)O\(_{3}\) präpariert. Ein wichtiger Teil dieser Doktorarbeit war die Verwendung des \(\textit {Layer-by-Layer (LbL)}\) Verfahrens für dünne MOF Schichten. Der Einfluss des Linkers auf die Eigenschaften der entsprechenden Filme wurde untersucht. Der funktionalisierte MOF [Cu\(_{2}\)(BME-bdc)\(_{2}\)(dabco)]\(_{n}\) wurde als Membran hergestellt und für die Trennung des Gasgemisches CO\(_{2}\)/CH\(_{4}\) erfolgreich angewandt. Außerdem wurden mehrere neue MOF Strukturen für die Abscheidung mit dem LbL Verfahren getestet. Kristalline Schichten von [Zn\(_{4}\)O(dmcapz)\(_{3}\)]\(_{n}\) wurden hergestellt und deren Adsorptionselektivität für verschiedene flüchtige organische Verbindungen untersucht. Des Weiteren erlaubten Linker mit verschiedenen Alkylgruppen eine genaue Einstellung des Porendurchmessers.This work deals with the processing of various Metal-Organic Frameworks (MOFs) as films on surfaces and their study toward applications. It was shown that films of CPO-27-M materials can be grown in solvothermal conditions as dense coatings on top of alumina substrates. A central part of this thesis was the use of a Layer-by-Layer (LbL) procedure to prepare MOF thin films. The influence of the linker on the resulting films was studied. The functionalized MOF [Cu\(_{2}\)(BME-bdc)\(_{2}\)(dabco)]\(_{n}\) was deposited on top of macroporous substrates and the resulting membranes were successfully tested for the separation of CO\(_{2}\)/CH\(_{4}\) mixtures. Furthermore, several new MOF structures were tested for deposition via LbL. Crystalline films were obtained with [Zn\(_{4}\)O(dmcapz)\(_{3}\)]\(_{n}\), whose adsorption selectivity for various volatile organic compounds was studied. Linkers featuring various alkyl side groups were prepared and enabled a fine tuning of the pore size