Facile route for synthesis and controlled growth of SURMOFs on functionalized organic surfaces

Metal Organic Frameworks (MOFs) sind poröse Materialien mit kristalliner Struktur. Sie bestehen aus Komplexen mit Übergangsmetallen als "Knoten" und organischen Molekülen als "Linker" zwischen den Knoten. In der vorliegenden Arbeit wird auf eine neue Methode für die Herstellung der MOFs auf Self-Assembled Monolayer (SAM) funktionalisierten Substraten eingegangen. Im Gegensatz zur traditionellen Synthese, werden die Ausgangssubstanzen nicht gemischt, sondern das vorbereitete Substrat wird nacheinander in verschiedene Lösungen einzelner Substanzen eingetaucht. Hier kann die Funktionalisierung der SAMs in Analogie zu organischen Liganden, die bei der Volumensynthese von MOFs eingesetzt werden, erfolgen. So können zweidimensionale Nukleationszentren erzeugt werden, auf denen MOFs aufwachsen können. Mit der Wiederholung dieser Schritte werden homogene MOF-Schichten mit hoch geordneten und bevorzugt orientierten kristalline Struktur auf dem Substrat hergestellt.Metal-Organic Frameworks (MOFs) are a new class porous material consisting of metal clusters joined by organic linkers to form 1-, 2- or 3- dimensional structures. The task of this thesis is to develop a method to deposit MOFs on organic functionalized surfaces. In the present thesis, a facile route based on a sequential immersion of organic functionalized self-assembled monolayers (SAMs) modified substrate firstly in a solution of the metal precursor and then in a solution of organic ligand is used for the layer-by-layer (LBL) synthesis and controlled growth of MOFs on surfaces. HKUST-1 and layer-based MOFs were chosen to synthesize on a substrate. Here, the functionalized substrate plays an important role to initiate the growth of MOFs and to control the orientation of MOFs. By using a number of surface analysis techniques, e.g. XRD, SPR, IRRAS, AFM, etc., the synthesized MOFs film exhibits a highly ordered and preferentially oriented crystalline structure