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WO2008000694A2 - Storage of acetylene-containing gases by means of metal-organic framework materials - Google Patents

Storage of acetylene-containing gases by means of metal-organic framework materials Download PDF

Info

Publication number
WO2008000694A2
WO2008000694A2 PCT/EP2007/056231 EP2007056231W WO2008000694A2 WO 2008000694 A2 WO2008000694 A2 WO 2008000694A2 EP 2007056231 W EP2007056231 W EP 2007056231W WO 2008000694 A2 WO2008000694 A2 WO 2008000694A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acetylene
acid
framework material
gas
dicarboxylic acid
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/056231
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2008000694A3 (en
Inventor
Markus Schubert
Ulrich Mueller
Joerg Pastre
Kerstin Schierle-Arndt
Michael Triller
Original Assignee
Basf Se
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Se filed Critical Basf Se
Priority to DE112007001530T priority Critical patent/DE112007001530A5/en
Publication of WO2008000694A2 publication Critical patent/WO2008000694A2/en
Publication of WO2008000694A3 publication Critical patent/WO2008000694A3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/002Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for acetylene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/223Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material containing metals, e.g. organo-metallic compounds, coordination complexes
    • B01J20/226Coordination polymers, e.g. metal-organic frameworks [MOF], zeolitic imidazolate frameworks [ZIF]

Definitions

  • the present invention relates to processes for storing an acetylene-containing gas in a porous organometallic framework, a porous organometallic framework containing the gas, an acetylene gas pressure vessel containing the framework and their use.
  • Acetylene is an important starting material for the synthesis of numerous organic compounds, which are used among others in the production of plastics.
  • acetylene is used for burning, cutting and welding, since it generates a high temperature when it is burned.
  • acetylene is stored in compressed gas cylinders to hold this substance. It should be noted, however, that acetylene is a reactive substance. For this safety reason and the fact that compressed gas cylinders should contain as much acetylene, acetylene is usually not stored as pure substance in an otherwise empty cylinder, but it is rather acetylene in dissolved form, for example in acetone, or adsorptively attached to diatomaceous earth, in one Gas cylinder stored and stored accordingly.
  • porous materials to increase the storage capacity of gases, for example in compressed gas cylinders, is known in the art.
  • porous organometallic frameworks A particularly interesting class of substances here are porous organometallic frameworks. Their suitability for storing gases is described, for example, in WO-A 03/064030. The storage of gases in porous organometallic frameworks prepared by electrochemical means is described in WO-A 2005/049484.
  • porous organometallic framework materials for storing the special gas acetylene.
  • R. Matsuda et al. Nature 436 (2005), 238-241
  • R. Matsuda et al. describes the highly controlled acetylene incorporation in a microporous organometallic framework composed of copper and pyrazine-2,3-dicarboxylate in a pressure range up to 1 bar and at temperatures from about 0 to 40 ° C.
  • R. Matsuda et al. an organometallic framework for acetylene storage is proposed, there is a need for porous organometallic frameworks which have good properties for storing gases containing acetylene and moreover satisfy safety aspects.
  • porous organometallic frameworks are to be used, in particular in gas pressure vessels, for which the method described by R. Matsuda et al. examined pressure and temperature range is not suitable.
  • At least one object of the present invention is to provide such alternative porous organometallic frameworks as well as methods of storing acetylene-containing gases in these frameworks.
  • the object is achieved by a method for storing an acetylene-containing gas in a porous organometallic framework material, wherein the organometallic framework material contains at least one coordinated to at least one metal ion, at least bidentate organic compounds containing the step
  • organometallic framework is copper-free.
  • porous organometallic frameworks which have stored acetylene are thermally more stable if they have no copper. Since the thermal decomposition of the storage material is a critical factor in the storage and provision of acetylene, especially in gas pressure vessels, attention should be paid to an appropriate choice for the constituents of the organometallic framework.
  • the thermal decomposition temperature for example as the onset temperature in dynamic differential calometry, should be at least 110 ° C., preferably at least 125 ° C., more preferably at least 140 ° C., more preferably at least 160 ° C., even more preferably at least 200 ° C and particularly preferably at least 220 ° C, amount.
  • the term "copper-free” is to be understood as meaning that the at least one metal ion involved in the construction of the skeleton of the porous organometallic framework material is not a copper ion Copper ion is, in Essentially not be replaced by copper in the sense of a doping. Likewise, essentially no copper should be present in the pores of the porous organometallic framework.
  • the term "copper-free” is preferably to be understood as meaning that the proportion of copper in the form of its ions or in metallic form in the porous organometallic framework is less than 100 ppm, based on the total weight of the porous organometallic framework 25 ppm and very particularly preferably the maximum content is less than 10 ppm. Particularly preferred in the porous organometallic framework material for the process according to the invention, no copper can be detected.
  • the acetylene-containing gas is a gas which, in addition to acetylene, may contain other gases.
  • inert gases such as nitrogen, helium, neon, argon or mixtures thereof may be mentioned here.
  • the proportion of acetylene in the acetylene-containing gas is preferably at least 10% by volume. More preferably, the proportion of acetylene in the acetylene-containing gas is at least 25% by volume, more preferably at least 50% by volume, more preferably at least 60% by volume, still more preferably at least 75% by volume, and still more preferably at least 80% by volume, more preferably at least 90%.
  • the acetylene-containing gas may also be pure acetylene or acetylene in the commercial purity stages.
  • the acetylene-containing gas may also contain acetylene having a purity of at least 90% by volume, more preferably at least 95% by volume, still more preferably at least 99% by volume, and most preferably at least 99.5% by volume. % be.
  • the porous organometallic framework material which serves to store the gas containing acetylene contains at least one at least one bidentate organic compound coordinated to at least one metal ion.
  • This metal organic framework is described, for example, in US Pat. No. 5,648,508, EP-A AO 790,253, MO Keeffe et al., J. Sol. State Chem., 152 (2000), pages 3 to 20, H. Li et al., Nature 402 (1999), page 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9 (1999), pages 105 to 11 1 , B. Chen et al., Science 291 (2001), pages 1021 to 1023, DE-A-101 1 1 230 and AC Sudik et al., J. Am. Chem. Soc. 127 (2005), 71 10-7118.
  • the organometallic framework suitable for storing the acetylene-containing gas typically contains a metal ion that is not copper ion.
  • more than one metal ion is present in the porous metal-organic framework.
  • This at least one further metal ion can be located in the pores of the organometallic framework or be involved in the construction of the framework lattice. In the latter case, such a metal ion would also bind the at least one at least bidentate organic compound or a further at least bidentate organic compound.
  • any metal ion other than copper ions can be considered, which is suitably suitable for being part of the porous organometallic framework material. If more than one metal ion is contained in the porous organometallic framework material, these may be present in a stoichiometric or non-stoichiometric amount. If coordination sites are occupied by a further metal ion and this is in a non-stoichiometric relationship to one of the abovementioned metal ions, such a porous organometallic framework material can be regarded as a doped framework material. The preparation of such doped organometallic frameworks in general is described in 10 2005 053430.
  • porous organometallic framework may be impregnated with another metal in the form of a metal salt.
  • a method for impregnation is described for example in EP-A 1070538.
  • another metal ion is in stoichiometric relation to the first metal ion, then it is mixed organometallic frameworks. In this case, the further metal ion may be involved in the framework construction or not.
  • the framework material may be polymeric or polyhedra.
  • the organometallic framework suitable for storing the acetylene-containing gas typically contains only one metal ion which is not copper ion.
  • the metal component in the framework material according to the present invention is preferably selected from Groups Ia, IIa, IMa, IVa to Villa and Ib to VIb of the Periodic Table of the Elements without copper.
  • Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, a lanthanide Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ro, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi.
  • Mg, Sc, Y, a lanthanide, Ti, Zr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Al and In further more preferred are Mg, Y, La, Zr, Ce, Sc, Fe, Co, Zn, Al and In.
  • Mg, Al, Zn, Fe, In, Sc and Y are particularly preferred.
  • Preferred ions are Mg 2+ , Sc 3+ , Y 3+ , La 3+ , Ce 4+ , Ti 3+ , Zr 4+ , Mn 3+ , Mn 2+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Ni 2+ , Ni + , Zn 2+ , Al 3+ and In 3+ . More preferred ions are Mg 2+ , Y 3+ , La 3+ , Zr 4+ , Ce 4+ , Sc 3+ , Fe 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Zn 2+ , Al 3+ and In 3 + . Most preferred ions are Mg 2+ , Al 3+ , Zn 2+ , Fe 2+ , In 3+ , Sc 3+ and Y 3+ .
  • Lanthanides (Ln) in the context of the present invention are La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb.
  • At least bidentate organic compound refers to an organic compound containing at least one functional group capable of having at least two, preferably two coordinative, bonds to a given metal ion, and / or to two or more, preferably two, metal atoms, respectively to form a coordi- native bond.
  • Examples of functional groups which can be used to form the abovementioned coordinative bonds are, for example, the following functional groups: -CO 2 H, -CS 2 H, -NO 2 , -B (OH) 2 , -SO 3 H, Si (OH) 3 , -Ge (OH) 3 , -Sn (OH) 3 , -Si (SH) 4 , -Ge (SH) 4 , -Sn (SH) 3 , -PO 3 H, -AsO 3 H , -AsO 4 H, -P (SH) 3 , -As (SH) 3 , -CH (RSH) 2 , -C (RSH) 3 -CH (RNH 2 ), -C (RNH 2 ) 3 , -CH (ROH) 2 , -C (ROH) 3 , -CH (RCN) 2 , -C (RCN) 3 where, for example, R preferably represents an alkylene group
  • the at least two functional groups can in principle be bound to any suitable organic compound, as long as it is ensured that the organic compound containing these functional groups is capable of forming the coordinate bond and for preparing the framework material.
  • the organic compounds containing the at least two functional groups are derived from a saturated or unsaturated aliphatic compound or an aromatic compound or an aliphatic as well as an aromatic compound.
  • the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound may be linear and / or branched and / or cyclic, wherein also several cycles per compound are possible. More preferably, the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound contains 1 to 15, more preferably 1 to 14, further preferably 1 to 13, further preferably 1 to 12, further preferably 1 to 1 1 and especially preferably 1 to 10 C atoms such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms. Methane, adamantane, acetylene, ethylene or butadiene are particularly preferred in this case.
  • the aromatic compound or the aromatic part of both aromatic and aliphatic compound may have one or more cores, such as two, three, four or five cores, wherein the cores may be separated from each other and / or at least two nuclei in condensed form.
  • the aromatic compound or the aromatic part of the both aliphatic and aromatic compound one, two or three nuclei, with one or two nuclei being particularly preferred.
  • each nucleus of the named compound may contain at least one heteroatom, such as, for example, N, O, S, B, P, Si, Al, preferably N, O and / or S.
  • the aromatic or aromatic moiety of the both aromatic and aliphatic compounds contains one or two C 6 nuclei, wherein the two nuclei are either separately or in condensed form.
  • aromatic compounds benzene, naphthalene and / or biphenyl and / or bipyridyl and / or pyridyl may be mentioned as aromatic compounds.
  • the at least one at least bidentate organic compound is preferably derived from a di-, tri- or tetracarboxylic acid.
  • the term "derive" in the context of the present invention means that the di-, tri- or tetracarboxylic acid can be present in the framework material in partially deprotonated or completely deprotonated form.
  • the di-, tri- or tetracarboxylic acid may contain a substituent or independently of one another several substituents. Examples of such substituents are -OH, -NH 2 , -OCH 3 , -CH 3 , -NH (CH 3 ), -N (CH 3 ) 2 , -CN and halides.
  • Halides are F, Cl, Br, I; in particular F, Cl, Br.
  • the term "derive" in the context of the present invention means that the di-, tri- or tetracarboxylic acid can also be present in the form of the corresponding sulfur analogs.
  • the term “inferred” means that one or more carboxylic acid functions can be replaced by a sulfone (-SO 3 H).
  • a sulfonic acid group may additionally be added to the 2, 3 or 4 carboxylic acid functions.
  • the di-, tri- or tetracarboxylic acid has, in addition to the abovementioned functional groups, an organic main body or an organic compound to which these are bonded.
  • the abovementioned functional groups may in principle be bound to any suitable organic compound, as long as it is ensured that the organic compound having these functional groups is capable of forming the coordinative bond for the preparation of the framework.
  • the organic compounds are derived from a saturated or unsaturated aliphatic compound or an aromatic compound or an aliphatic as well as aromatic compound.
  • the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound may be linear and / or branched and / or cyclic, wherein also several cycles per compound are possible. More preferably, the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compounds contains 1 to 18, more preferably 1 to 14, further preferably 1 to 13, further preferably 1 to 12, further preferably 1 to 1 1 and especially preferably 1 to 10 C atoms such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms. Methane, adamantane, acetylene, ethylene or butadiene are particularly preferred in this case.
  • the aromatic compound or the aromatic part of both the aromatic and the aliphatic compound may contain one or more nuclei, for example se have two, three, four or five cores, wherein the cores can be separated from each other and / or at least two cores in condensed form.
  • the aromatic compound or the aromatic part of the both aliphatic and aromatic compound one, two or three nuclei, with one or two nuclei being particularly preferred.
  • each nucleus of the compound mentioned may contain at least one heteroatom, such as, for example, N, O, S, B, P, Si, preferably N, O and / or S.
  • the aromatic compound or the aromatic moiety of the both aromatic and aliphatic compounds contains one or two C 6 cores, the two being either separately or in condensed form.
  • Benzene, naphthalene and / or biphenyl and / or bipyridyl and / or pyridyl may in particular be mentioned as aromatic compounds.
  • the organic compound is an aliphatic or aromatic, acyclic or cyclic hydrocarbon having 1 to 18, preferably 1 to 10 and in particular 6 carbon atoms, which additionally has only 2, 3 or 4 carboxyl groups as functional groups.
  • the at least bidentate organic compound is derived from a dicarboxylic acid, such as oxalic, succinic, tartaric, 1,4-butanedicarboxylic, 1,4-butenedicarboxylic, 4-oxo-pyran-2,6-dicarboxylic, 1 , 6- hexanedicarboxylic acid, decanedicarboxylic acid, 1,8-heptadecane dicarboxylic acid, 1,9-heptadecane dicarboxylic acid, heptadecanedicarboxylic acid, acetylenedicarboxylic acid, 1,2-benzenedicarboxylic acid, 1,3-benzenedicarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, pyridine-2,3-dicarboxylic acid, 1 , 3-butadiene-1, 4-dicarboxylic acid, 1, 4-benzenedicarboxylic acid, p-benzenedicarboxylic acid, imi
  • 2,8-dicarboxylic acid diimidedicarboxylic acid, pyridine-2,6-dicarboxylic acid, 2-methylimidazole-4,5-dicarboxylic acid, thiophene-3,4-dicar carboxylic acid, 2-isopropylimidazole-4,5-dicarboxylic acid, tetrahydropyran-4,4-dicarboxylic acid, perylene-3,9-dicarboxylic acid, perylenedicarboxylic acid, pluriol E 200-dicarboxylic acid, 3,6-dioxaoctanedicarboxylic acid, 3, 5-cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid, octadicarboxylic acid, pentane-3,3-carboxylic acid, 4,4'-diamino-1,1'-diphenyl-3,3'-dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenyl 3,3'-dicar
  • the at least bidentate organic compound is one of the above exemplified dicarboxylic acid as such.
  • the at least bidentate organic compound may be derived from a tricarboxylic acid, such as
  • an at least bidentate organic compound derived from a tetracarboxylic acid such as
  • the at least bidentate organic compound is one of the above exemplified tetracarboxylic acids as such.
  • each of the cores can contain at least one heteroatom, where two or more nuclei have identical or different heteroatoms may contain.
  • Suitable heteroatoms are, for example, N, O, S, B, P. Preferred heteroatoms here are N, S and / or O.
  • a suitable substituent in this regard is, inter alia, -OH, a nitro group, an amino group or an alkyl or alkoxy group.
  • At least bidentate organic compounds are acetylenedicarboxylic acid (ADC), campherdicarboxylic acid, fumaric acid, succinic acid, benzenedicarboxylic acids, naphthalenedicarboxylic acids, biphenyldicarboxylic acids such as 4,4'-biphenyldicarboxylic acid (BPDC), pyrazinedicarboxylic acids such as 2,5-pyrazinedicarboxylic acid, bipyridinedicarboxylic acids such as 2, 2'-bipyridine dicarboxylic acids such as, for example, 2,2'-bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid, benzene tricarboxylic acids such as 1,2,3-, 1, 2,4-benzenetricarboxylic acid or 1,3,5-benzenetricarboxylic acid (BTC), Benzene tetracarboxylic acid, adamantane tetracarboxylic acid (BTC
  • phthalic acid isophthalic acid, terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1, 2,4-benzenetricarboxylic acid, 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid or 1, 2,4,5-benzenetetracarboxylic acid.
  • the organometallic framework suitable for storing the acetylene-containing gas may contain one or more of the above-identified at least diazo-dense organic compounds.
  • the organometallic framework material may also comprise one or more monodentate ligands and / or one or more at least bidentate ligands which are not derived from a di-, tri- or tetracarboxylic acid.
  • the at least one at least bidentate organic compound preferably contains no hydroxyl or phosphonic acid groups.
  • one or more carboxylic acid functions can be replaced by a sulfonic acid function.
  • a sulfonic acid group may additionally be present.
  • all carboxylic acid functions are replaced by a sulfonic acid function.
  • Such sulfonic acids or their salts are, for example, 4-amino-5-hydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid, 1-amino-8-naphthol-3,6-disulfonic acid, 2-hydroxynaphthalene-3, 6-disulfonic acid, benzene-1,3-disulfonic acid, 1,8-dihydroxynaphthalene-3,6-disulfonic acid, 1,2-dihydroxybenzene-3,5-disulfonic acid, 4,5-dihydroxynaphthalene-2,7- disulfonic acid, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolinedisulfonic acid, 4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolinedisulfonic acid, ethane-1,2-disulfonic acid, naphthalene-1, 5 disulfonic acid, 2- (4-nitrophenylazo) -1,
  • the organometallic frameworks which are suitable for storing the acetylene-containing gas contain pores, in particular micro and / or mesopores.
  • Micropores are defined as those having a diameter of 2 nm or smaller and mesopores are defined by a diameter in the range of 2 to 50 nm, each according to the definition as described by Pure Applied Chem. 57 (1985), pages 603-619, in particular on page 606.
  • the presence of micro- and / or mesopores can be checked by means of sorption measurements, these measurements determining the uptake capacity of the organometallic frameworks for nitrogen at 77 Kelvin according to DIN 66131 and / or DIN 66134.
  • the specific surface area - calculated according to the Langmuir model (DIN 66131, 66134) - for a MOF in powder form is more than 5 m 2 / g, more preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, more preferably more than 500 m 2 / g, more preferably more than 1000 m 2 / g, in particular more than 1500 m 2 / g.
  • Moldings of organometallic frameworks may have a lower specific surface area; but preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, even more preferably more than 500 m 2 / g, in particular more than 1000 m 2 / g.
  • the pore size of the porous organometallic framework can be controlled by choice of the appropriate ligand and / or the at least bidentate organic compound. Generally, the larger the organic compound, the larger the pore size.
  • the pore size is preferably from 0.2 nm to 30 nm, more preferably the pore size is in the range from 0.3 nm to 3 nm, based on the crystalline material.
  • pores also occur whose size distribution can vary.
  • more than 50% of the total pore volume, in particular more than 75%, of pores having a pore diameter of up to 1000 nm is formed.
  • a majority of the pore volume is formed by pores of two diameter ranges. It is therefore further preferred if more than 25% of the total pore volume, in particular more than 50% of the total pore volume, is formed by pores which are in a diameter range of 100 nm to 800 nm and if more than 15% of the total pore volume, in particular more than 25% of the total pore volume is formed by pores in a diameter range of up to 10 nm.
  • the pore distribution can be determined by means of mercury porosimetry.
  • the organometallic framework material can be present in powder form or as an agglomerate.
  • the framework material may be used as such or it may be placed in a mold body transformed.
  • another aspect of the present invention is a molded article containing the organometallic framework suitable for storing the acetylene-containing gas.
  • the framework material may include other materials such as binders, lubricants, or other additives added during manufacture. It is also conceivable that the framework material has further constituents, such as absorbents such as activated carbon or the like.
  • pellets such as disc-shaped pellets, pills, spheres, granules, extrudates such as strands, honeycomb, mesh or hollow body may be mentioned.
  • Kneading / mulling and shaping can be carried out according to any suitable method, as described, for example, in Ullmanns Enzyklopadie der Technischen Chemie, 4th edition, volume 2, p. 313 et seq. (1972).
  • the kneading / hulling and / or shaping by means of a reciprocating press, roller press in the presence or absence of at least one binder material, compounding, pelleting, tableting, extrusion, co-extruding, foaming, spinning, coating, granulation, preferably spray granulation, spraying, spray drying or a combination of two or more of these methods.
  • pellets and / or tablets are produced.
  • Kneading and / or molding may be carried out at elevated temperatures such as, for example, in the range of room temperature to 300 ° C and / or elevated pressure such as in the range of normal pressure up to a few hundred bar and / or in a protective gas atmosphere such as in the presence of at least one Noble gas, nitrogen or a mixture of two or more thereof.
  • elevated temperatures such as, for example, in the range of room temperature to 300 ° C and / or elevated pressure such as in the range of normal pressure up to a few hundred bar and / or in a protective gas atmosphere such as in the presence of at least one Noble gas, nitrogen or a mixture of two or more thereof.
  • binders may be both viscosity-increasing and viscosity-reducing compounds.
  • Preferred binders include, for example, alumina or alumina-containing binders such as those described in WO 94/29408, silica such as described in EP 0 592 050 A1, mixtures of silica and alumina, such as those described in U.S.
  • clay minerals as described, for example, in JP 03-037156 A, for example montmorillonite, kaolin, bentonite, halloysite, dickite, nacrit and anauxite, alkoxysilanes, as described for example in EP 0 102 544 B1, for example tetraalkoxysilanes such as, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane or, for example, trialkoxysilanes such as trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, tributoxysilane, alkoxytitanates, for example tetraalkoxytitanates such as tetramethoxytitanate, tetraethoxytitanate, tetrapropoxytitanate, tetrabut
  • an organic compound and / or a hydrophilic polymer such as cellulose or a CeIIU losederivat such as methylcellulose and / or a polyacrylate and / or a polymethacrylate and / or a polyvinyl alcohol and / or a polyvinylpyrrolidone and / or a polyisobutene and / or a polytetrahydrofuran and / or a polyethylene oxide.
  • a pasting agent inter alia, preferably water or at least one alcohol such as a monoalcohol having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1 - propanol or 2-methyl-2-propanol or a mixture of water and at least one of said alcohols or a polyhydric alcohol such as a glycol, preferably a water-miscible polyhydric alcohol, alone or in admixture with water and / or at least one of said monohydric alcohols are used.
  • a monoalcohol having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1 - propanol or 2-methyl-2-propanol or a mixture of water and at least one of said alcohols or a polyhydric alcohol such as a glyco
  • the order of the additives such as template compound, binder, pasting agent, viscosity-increasing substance in the molding and kneading is basically not critical.
  • the molding obtained according to kneading and / or molding is subjected to at least one drying, generally at a temperature in the range of 25 to 500 ° C, preferably in the range of 50 to 500 ° C and more preferably in the range of 100 to 350 ° C is performed. It is also possible to dry in vacuo or under a protective gas atmosphere or by spray drying.
  • the inventive method of storing an acetylene-containing gas includes the step of contacting the acetylene-containing gas with the organometallic framework described above. This can be done by methods known to those skilled in the art. Typically, the storage is carried out by appropriately passing or pressing on the gas so that it is adsorbed by the porous organometallic framework material for the purpose of storage. As well as the delivery, the recording can be done by appropriate change in temperature and / or pressure.
  • the contacting of the acetylene-containing gas with the organometallic framework material leads to the absorption of the acetylene-containing gas in the organometallic framework material, so that the gas is stored in the framework material.
  • the organometallic framework material is copper-free, the acetylene-containing gas can be provided in stored form in a technically secure manner.
  • Another object of the present invention is therefore a porous metallor- ganisches scaffold material containing at least one coordinated to at least one metal ion, at least bidentate organic compound, wherein in the organic framework material, an acetylene-containing gas is stored, wherein the framework material is copper-free.
  • the porous organometallic framework according to the invention therefore differs from the above-described framework materials used in the inventive method for storing an acetylene-containing gas in that the framework materials according to the invention have stored the acetylene-containing gas.
  • organometallic framework materials according to the invention can thus be obtained by the process according to the invention for storing an acetylene-containing gas.
  • a further subject of the present invention is an acetylene gas pressure vessel containing the inventive at least one porous organometallic framework material, which contains the acetylene-containing gas in stored form.
  • the gas pressure tank should be designed so that the maximum filling pressure at room temperature can be at least 10 bar (absolute). Typically, however, the maximum storage pressure of the acetylene, ie the pressure with which a gas pressure vessel is exposed to acetylene, will often be lower.
  • the maximum storage pressure should be at least 2 bar (absolute), preferably at least 5 bar (absolute) and in particular at least 10 bar (absolute), but less than the maximum filling pressure.
  • a maximum gas density of at least 10 g of acetylene per liter of container volume should be possible. More preferably, the maximum gas density is at least 15 g, more preferably at least 20 g, even more preferably at least 25 g, even more preferably at least 35 g, in particular at least 50 g per liter of container volume.
  • Suitable gas pressure vessels are known in the art.
  • the shape of the gas pressure vessel can be adapted to the respective intended use.
  • free-form containers but also cylindrical containers are possible.
  • such gas pressure vessels are provided with an inlet and / or outlet valve.
  • the acetylene-containing gas is pressed to the desired filling pressure in the container.
  • a pressure gradient between see a filling and the container to be filled sufficient.
  • compressors are used for filling.
  • Suitable compressed gas containers are, for example, compressed gas cylinders or boilers.
  • the empty gas pressure vessel is filled with the above-described, still containing no acetylene-containing gas, organometallic framework material before the acetylene-containing gas is pressed. It can be received via a separate opening of the gas pressure tank. It is also possible to use the opening which is provided for receiving a valve, for filling the organometallic framework material.
  • a gas pressure vessel may be completely or partially filled with the organometallic framework. This is available as a powder or shaped bed.
  • the gas pressure vessel according to the invention may contain other sorbents, gases and / or solvents, such as acetone, DMF, for the acetylene-containing gas or other gases.
  • the organometallic framework material may already contain a solvent such as acetone or DMF before filling the gas pressure vessel. This solvent may already be present by the preparation of the organometallic framework.
  • a filter is provided in or on the gas pressure vessel according to the invention, which prevents organometallic framework material from escaping from the gas pressure vessel in an uncontrolled manner and optionally clogging an existing valve.
  • the filter or at least one further filter can serve to ensure that the storage capacity of the organometallic framework material negatively influencing substances come into contact with the framework material.
  • This may be, for example, residual water, which may be part of the acetylene-containing gas.
  • Another object of the present invention is the use of an organometallic framework material containing at least one at least one metal ion coordinate bound, at least bidentate organic compound, wherein the framework material is copper-free, for storing an acetylene-containing gas.
  • another object of the present invention is the use of an acetylene gas pressure vessel according to the invention for the storage, supply and delivery of acetylene for at least one technical application that requires acetylene.
  • Such applications may be burning, cutting, welding or chemical reaction.
  • the combustion of the acetylene-containing gas can also be carried out under low oxygen, whereby acetylene black is obtained, which can be used as a filter cloth and in the production of water and oil paints.
  • the chemical reaction may be the polymerization of acetylene.
  • Other chemical reactions in which the acetylene-containing acetylene containing acetylene can be used as starting material are the preparation of vinyl chloride, acyl nitrile, chlorophen rubber, vinyl acetate, 1, 4-butanediol, tetrahydrofuran (THF), acrylic acid and esters thereof.
  • the porous organometallic frameworks according to the invention which contain acetylene, are suitable as security explosive.
  • Safety explosives are typically characterized by the fact that their ignition requires an external energy source, such as another conventional ignition charge. Therefore, another object of the present invention is the use of a framework according to the invention as a security explosive.
  • DSC Dynamic Differential Scalometry
  • the DSC is a screening method that allows the detection of temperatures at which potentially hazardous exothermic reactions occur.
  • the samples must be representative of the substance to be examined.
  • TRAS 410 technical regulation for plant safety
  • the maximum temperature to be assumed is at least 100 K below the onset temperature.
  • Deviation from this rule is possible if sufficient additional information about, for example, the activation energy or the sensitivity of the DSC devices used is available and taken into account as judged by the experts.
  • Adhering to the recommended safety margin this is roughly equivalent to an adiabatic induction time of one day. In general, this time is sufficient to detect a "runaway" of the reaction and initiate countermeasures, and in the case of large-scale storage and gas-forming systems, the safety margin may need to be significantly increased.
  • DSC Dynamic Differential Scalometry
  • V4A pressure-tight crucible
  • a predetermined temperature program for example, 2.5 K / min.
  • the heat flow from and to the sample is determined from the temperature difference between the sample and an inert comparative sample in a defined thermal contact with the sample. Onset and peak temperatures can be determined here.
  • the onset temperature is the oven temperature at which the beginning of a noticeable exothermic reaction can be detected in the sample.
  • the peak temperature is the oven temperature at which the deflection of the measurement signal from the baseline becomes maximum.
  • Example 1 DSC of acetylene in Al-terephthalic acid MOF
  • the experimental apparatus for the DSC measurement is a commercial instrument from Mettler (TA 8000).
  • the test substance is filled into a pressure-tight crucible (300 ⁇ l) of Hastelloy C. Subsequently, the crucible is filled from a gas cylinder with acetylene at a pressure of 1, 1 bar. Purely mathematically, an empty crucible should be at this pressure take only about 0.38 mg of acetylene.
  • the reference crucible is empty. It is then heated at a rate of 2.5 K / min.
  • the energy E (mW / mg) is plotted as a function of the temperature in ° C.
  • Comparative Example 2 DSC of acetylene in a Cu-benzenetricarboxylic acid MOF 27.8 kg of anhydrous CuSO 4 are suspended together with 12.84 kg of 1,3,5-benzenetricarboxylic acid in 330 kg of ethylene glycol and covered with N 2 .
  • the kettle is brought to 110 ° C and the synthesis mixture kept at this temperature for 12 h with stirring.
  • the solution is cooled to 50 ° C and filtered under N 2 - cover with a pressure filter.
  • the filter cake is washed with 4 ⁇ 50 l of methanol and blown dry with nitrogen for 96 h.
  • the sample Before the surface determination, the sample is evacuated at 1 10 0 C for 2 h each.
  • the N 2 surface is 2096 m 2 / g.
  • T 1 peak temperature of 95 ° C
  • T 2 139 ° C
  • T 3 peak temperature of 170 ° C
  • T 4 307 ° C
  • Example 3 DSC of acetylene in a Mg-2,6-naphthalenedicarboxylic acid MOF
  • Example 4 DSC of Acetylene in a Zn-Terephthalic Acid MOF (MOF-5)
  • Example 5 DSC of acetylene in a sc-terephthalic acid MOF 4 g of Sc (NO 3) 3 * H 2 O and 4 g of terephthalic acid (BDC) are dissolved in 350 ml of DMF and stirred at 130 ° C. for 19 h. The resulting solid is filtered off, washed with 2 x 50 ml of DMF and 3 x 50 ml of methanol for 17 h pre-dried in a vacuum oven at 200 ° C. Finally, the material is calcined for 48 hours at 290 ° C in a muffle furnace (100 l / h air).
  • the framework material has after activation at 200 ° C in a high vacuum for several hours in the surface determination with N 2 68 m 2 / g (Langmuir evaluation).

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Abstract

The invention relates to methods for storing an acetylene-containing gas in a porous metal-organic framework material, said metal-organic framework material containing at least one, at least bidentate compound that is coordinately bound to at least one metal ion. The method according to the invention comprises the step of contacting the acetylene-containing gas with the metal-organic framework material, the metal-organic framework material being copper-free. The invention also relates to a porous metal-organic framework material which contains the acetylene-containing gas and to a corresponding acetylene gas-pressure container and the use thereof.

Description

Speicherung von acetylenhaltigen Gasen mit Hilfe von metallorganischen Gerüstmaterialien Storage of acetylene-containing gases with the help of organometallic frameworks
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Speichern eines Acetylen enthaltenden Gases in einem porösen metallorganischen Gerüstmaterial, ein poröses metallorganisches Gerüstmaterial das Gas enthaltend, einen Acetylen-Gasdruckbehälter das Gerüstmaterial enthaltend sowie deren Verwendung.The present invention relates to processes for storing an acetylene-containing gas in a porous organometallic framework, a porous organometallic framework containing the gas, an acetylene gas pressure vessel containing the framework and their use.
Acetylen ist ein wichtiger Ausgangsstoff für die Synthese zahlreicher organischer Verbindungen, die unter anderem bei der Kunststoffherstellung eingesetzt werden. Darüber hinaus dient Acetylen zum Brennen, Schneiden und Schweißen, da es bei dessen Verbrennung eine hohe Temperatur erzeugt.Acetylene is an important starting material for the synthesis of numerous organic compounds, which are used among others in the production of plastics. In addition, acetylene is used for burning, cutting and welding, since it generates a high temperature when it is burned.
Typischerweise wird Acetylen in Druckgasflaschen gespeichert, um diesen Stoff vorzuhalten. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass es sich bei Acetylen um einen reaktiven Stoff handelt. Aus diesem sicherheitstechnischen Grund sowie der Tatsache, dass Druckgasflaschen möglichst viel Acetylen enthalten sollen, wird Acetylen meist nicht als Reinstoff in einer ansonsten leeren Druckgasflasche gespeichert, sondern es wird vielmehr Acetylen in gelöster Form, beispielsweise in Aceton, oder adsorptiv an Kieselgur angelagert, in einer Druckgasflasche gespeichert und entsprechend bevorratet.Typically, acetylene is stored in compressed gas cylinders to hold this substance. It should be noted, however, that acetylene is a reactive substance. For this safety reason and the fact that compressed gas cylinders should contain as much acetylene, acetylene is usually not stored as pure substance in an otherwise empty cylinder, but it is rather acetylene in dissolved form, for example in acetone, or adsorptively attached to diatomaceous earth, in one Gas cylinder stored and stored accordingly.
Die Verwendung poröser Materialien zur Erhöhung der Speicherkapazität von Gasen, beispielsweise in Druckgasflaschen, ist im Stand der Technik bekannt.The use of porous materials to increase the storage capacity of gases, for example in compressed gas cylinders, is known in the art.
Eine besonders interessante Stoffklasse sind hierbei poröse metallorganische Gerüstmaterialien. Deren Eignung zur Speicherung von Gasen wird beispielsweise in WO-A 03/064030 beschrieben. Die Speicherung von Gasen in porösen metallorganischen Gerüstmaterialien, die auf elektrochemischem Wege hergestellt wurden, ist in WO-A 2005/049484 beschrieben.A particularly interesting class of substances here are porous organometallic frameworks. Their suitability for storing gases is described, for example, in WO-A 03/064030. The storage of gases in porous organometallic frameworks prepared by electrochemical means is described in WO-A 2005/049484.
Auch die generelle Eignung poröser metallorganischer Gerüstmaterialien zur Speiche- rung des speziellen Gases Acetylen ist bekannt. R. Matsuda et al., Nature 436 (2005), 238-241 , beschreiben die hochkontrollierte Acetyleneinlagerung in einem mikroporösen metallorganischen Gerüstmaterial, das aus Kupfer und Pyrazin-2,3-dicarboxylat aufgebaut ist, in einem Druckbereich bis 1 bar und bei Temperaturen von etwa 0 bis 40°C. Obwohl von R. Matsuda et al. ein metallorganisches Gerüstmaterial zur Acetylenspei- cherung vorgeschlagen wird, besteht ein Bedarf an porösen metallorganischen Gerüstmaterialien, die gute Eigenschaften zur Speicherung von Acetylen enthaltenden Gasen aufweisen und darüber hinaus sicherheitstechnischen Aspekten genügen. Hier- bei sollen poröse metallorganische Gerüstmaterialien insbesondere in Gasdruckbehältern Anwendung finden, für die der von R. Matsuda et al. untersuchte Druck- und Temperaturbereich nicht geeignet ist.The general suitability of porous organometallic framework materials for storing the special gas acetylene is also known. R. Matsuda et al., Nature 436 (2005), 238-241, describe the highly controlled acetylene incorporation in a microporous organometallic framework composed of copper and pyrazine-2,3-dicarboxylate in a pressure range up to 1 bar and at temperatures from about 0 to 40 ° C. Although R. Matsuda et al. an organometallic framework for acetylene storage is proposed, there is a need for porous organometallic frameworks which have good properties for storing gases containing acetylene and moreover satisfy safety aspects. In this case, porous organometallic frameworks are to be used, in particular in gas pressure vessels, for which the method described by R. Matsuda et al. examined pressure and temperature range is not suitable.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt zumindest darin, solche alternativen porösen metallorganischen Gerüstmaterialien ebenso wie Verfahren zur Speicherung von Acetylen enthaltenden Gasen in diesen Gerüstmaterialien bereitzustellen.At least one object of the present invention is to provide such alternative porous organometallic frameworks as well as methods of storing acetylene-containing gases in these frameworks.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Speichern eines Acetylen enthaltenden Gases in einem porösen metallorganischen Gerüstmaterial, wobei das metallorga- nische Gerüstmaterial mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindungen enthält, den Schritt enthaltendThe object is achieved by a method for storing an acetylene-containing gas in a porous organometallic framework material, wherein the organometallic framework material contains at least one coordinated to at least one metal ion, at least bidentate organic compounds containing the step
In Kontaktbringen des Acetylen enthaltenden Gases mit dem metallorganischen Ge- rüstmaterial,Bringing the acetylene-containing gas into contact with the organometallic framework material,
wobei das metallorganische Gerüstmaterial kupferfrei ist.wherein the organometallic framework is copper-free.
Es wurde nämlich gefunden, dass poröse metallorganische Gerüstmaterialien, die Ace- tylen gespeichert haben, thermisch stabiler sind, wenn diese kein Kupfer aufweisen. Da der thermische Zerfall des Speichermaterials eine kritische Größe bei der Speicherung und Bereitstellung von Acetylen insbesondere bei Gasdruckbehältern, darstellt, sollte auf eine entsprechende Wahl für die das metallorganische Gerüstmaterial aufbauenden Bestandteile geachtet werden.It has been found that porous organometallic frameworks which have stored acetylene are thermally more stable if they have no copper. Since the thermal decomposition of the storage material is a critical factor in the storage and provision of acetylene, especially in gas pressure vessels, attention should be paid to an appropriate choice for the constituents of the organometallic framework.
Hierbei sollte die thermische Zerfallstemperatur, beispielsweise als onset-Temperatur in der dynamischen Differenzkalometrie bestimmt mindestens 1 10°C, vorzugsweise mindestens 125°C, weiter mehr bevorzugt mindestens 140°C, weiter mehr bevorzugt mindestens 160°C, weiter mehr bevorzugt mindestens 200°C und besonders bevor- zugt mindestens 220°C, betragen.In this case, the thermal decomposition temperature, for example as the onset temperature in dynamic differential calometry, should be at least 110 ° C., preferably at least 125 ° C., more preferably at least 140 ° C., more preferably at least 160 ° C., even more preferably at least 200 ° C and particularly preferably at least 220 ° C, amount.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff „kupferfrei" zu verstehen, dass das mindestens eine Metallion, welches am Aufbau des Gerüstes des porösen metallorganischen Gerüstmaterials beteiligt ist, kein Kupferion ist. Darüber hinaus soll im Wesentlichen auch das mindestens eine Metallion, welches kein Kupferion ist, im Wesentlichen nicht durch Kupfer im Sinne einer Dotierung ausgetauscht sein. Ebenso soll in den Poren des porösen metallorganischen Gerüstmaterials im Wesentlichen kein Kupfer vorhanden sein.In the context of the present invention, the term "copper-free" is to be understood as meaning that the at least one metal ion involved in the construction of the skeleton of the porous organometallic framework material is not a copper ion Copper ion is, in Essentially not be replaced by copper in the sense of a doping. Likewise, essentially no copper should be present in the pores of the porous organometallic framework.
Vorzugsweise ist deshalb unter dem Begriff „kupferfrei" zu verstehen, dass der Anteil an Kupfer in Form seiner Ionen oder in metallischer Form im porösen metallorganischen Gerüstmaterial weniger als 100 ppm bezogen auf das Gesamtgewicht des porösen metallorganischen Gerüstmaterials beträgt. Weiterhin bevorzugt ist der Höchstgehalt geringer als 25 ppm und ganz besonders bevorzugt beträgt der Höchstgehalt we- niger als 10 ppm. Insbesondere bevorzugt kann in dem porösen metallorganischen Gerüstmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren kein Kupfer nachgewiesen werden.Therefore, the term "copper-free" is preferably to be understood as meaning that the proportion of copper in the form of its ions or in metallic form in the porous organometallic framework is less than 100 ppm, based on the total weight of the porous organometallic framework 25 ppm and very particularly preferably the maximum content is less than 10 ppm. Particularly preferred in the porous organometallic framework material for the process according to the invention, no copper can be detected.
Bei dem Acetylen enthaltenden Gas handelt es sich um ein Gas, das neben Acetylen weitere Gase enthalten kann. Hierbei sind insbesondere inerte Gase, wie beispielsweise Stickstoff, Helium, Neon, Argon oder Gemische hiervon zu nennen.The acetylene-containing gas is a gas which, in addition to acetylene, may contain other gases. In particular, inert gases such as nitrogen, helium, neon, argon or mixtures thereof may be mentioned here.
Der Anteil an Acetylen im Acetylen enthaltenden Gas beträgt vorzugsweise mindestens 10 Vol.-%. Mehr bevorzugt beträgt der Anteil an Acetylen im Acetylen enthaltenden Gas mindestens 25 Vol.- %, weiterhin mehr bevorzugt mindestens 50 Vol.-%, weiterhin mehr bevorzugt mindestens 60 Vol.-%, weiterhin mehr bevorzugt mindestens 75 VoI.- %, weiterhin mehr bevorzugt mindestens 80 Vol.-%, weiterhin mehr bevorzugt mindestens 90 %.The proportion of acetylene in the acetylene-containing gas is preferably at least 10% by volume. More preferably, the proportion of acetylene in the acetylene-containing gas is at least 25% by volume, more preferably at least 50% by volume, more preferably at least 60% by volume, still more preferably at least 75% by volume, and still more preferably at least 80% by volume, more preferably at least 90%.
Bei dem Acetylen enthaltenden Gas kann es sich jedoch auch um reinen Acetylen bzw. um Acetylen in den handelsüblichen Reinheitsstufen handeln.However, the acetylene-containing gas may also be pure acetylene or acetylene in the commercial purity stages.
Daher kann das Acetylen enthaltende Gas auch Acetylen mit einer Reinheit von mindestens 90 Vol.-%, weiterhin mehr bevorzugt von mindestens 95 Vol.-%, weiterhin mehr bevorzugt von mindestens 99 Vol.-% und insbesondere von mindestens 99,5 Vol.-% sein.Thus, the acetylene-containing gas may also contain acetylene having a purity of at least 90% by volume, more preferably at least 95% by volume, still more preferably at least 99% by volume, and most preferably at least 99.5% by volume. % be.
Für das zu verwendende poröse metallorganische Gerüstmaterial, welches kupferfrei im erfindungsgemäßen Sinne ist, können Gerüstmaterialien aus dem Stand der Tech- nik verwendet werden.Scaffold materials from the prior art can be used for the porous organometallic framework material to be used, which is copper-free in the sense of the invention.
Das poröse metallorganische Gerüstmaterial, welches zur Speicherung des Acetylen enthaltenden Gases dient, enthält mindestens eine an mindestens ein Metallion koor- dinativ gebundene mindestens zweizähnige organische Verbindung. Dieses metallor- ganische Gerüstmaterial (MOF) wird beispielsweise beschrieben in US 5,648,508, EP- A-O 790 253, M.O. Keeffe et al., J. SoI. State Chem., 152 (2000), Seite 3 bis 20, H. Li et al., Nature 402 (1999), Seite 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9 (1999), Seite 105 bis 11 1 , B. Chen et al., Science 291 (2001 ), Seite 1021 bis 1023, DE-A-101 1 1 230 und A.C. Sudik et al., J. Am. Chem. Soc. 127 (2005), 71 10-7118.The porous organometallic framework material which serves to store the gas containing acetylene contains at least one at least one bidentate organic compound coordinated to at least one metal ion. This metal organic framework (MOF) is described, for example, in US Pat. No. 5,648,508, EP-A AO 790,253, MO Keeffe et al., J. Sol. State Chem., 152 (2000), pages 3 to 20, H. Li et al., Nature 402 (1999), page 276, M. Eddaoudi et al., Topics in Catalysis 9 (1999), pages 105 to 11 1 , B. Chen et al., Science 291 (2001), pages 1021 to 1023, DE-A-101 1 1 230 and AC Sudik et al., J. Am. Chem. Soc. 127 (2005), 71 10-7118.
Das metallorganische Gerüstmaterial, welches zur Speicherung des Acetylen enthaltenden Gases geeignet ist, enthält typischerweise ein Metallion, das kein Kupferion ist.The organometallic framework suitable for storing the acetylene-containing gas typically contains a metal ion that is not copper ion.
Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass mehr als ein Metallion im porösen metallorgani- sehen Gerüstmaterial vorhanden ist. Dieses mindestens eine weitere Metallion kann sich in den Poren des metallorganischen Gerüstmaterials befinden oder am Aufbau des Gerüstgitters beteiligt sein. Im letztgenannten Fall würde an ein solches Metallion ebenfalls die mindestens eine mindestens zweizähnige organische Verbindung oder eine weitere mindestens zweizähnige organische Verbindung binden.However, it is also possible that more than one metal ion is present in the porous metal-organic framework. This at least one further metal ion can be located in the pores of the organometallic framework or be involved in the construction of the framework lattice. In the latter case, such a metal ion would also bind the at least one at least bidentate organic compound or a further at least bidentate organic compound.
Hierbei kann prinzipiell jedes Metallion außer Kupferionen in Frage kommen, welches entsprechend geeignet ist, Teil des porösen metallorganischen Gerüstmaterials zu sein. Sind mehr als ein Metallion im porösen metallorganischen Gerüstmaterial enthalten, können diese in stöchiometrischer oder nicht-stöchiometrischer Menge vorliegen. Sofern Koordinationsplätze durch ein weiteres Metallion besetzt werden und dieses in einem nicht-stöchiometrischen Verhältnis zu einem der oben genannten Metallionen steht, kann ein solches poröses metallorganisches Gerüstmaterial als dotiertes Gerüstmaterial betrachtet werden. Die Herstellung solcher dotierten metallorganischen Gerüstmaterialien im Allgemeinen ist in 10 2005 053430 beschrieben.In principle, any metal ion other than copper ions can be considered, which is suitably suitable for being part of the porous organometallic framework material. If more than one metal ion is contained in the porous organometallic framework material, these may be present in a stoichiometric or non-stoichiometric amount. If coordination sites are occupied by a further metal ion and this is in a non-stoichiometric relationship to one of the abovementioned metal ions, such a porous organometallic framework material can be regarded as a doped framework material. The preparation of such doped organometallic frameworks in general is described in 10 2005 053430.
Darüber hinaus kann das poröse metallorganische Gerüstmaterial durch ein weiteres Metall in Form eines Metallsalzes imprägniert werden. Ein Verfahren zur Imprägnierung ist beispielsweise in EP-A 1070538 beschrieben.In addition, the porous organometallic framework may be impregnated with another metal in the form of a metal salt. A method for impregnation is described for example in EP-A 1070538.
Liegt ein weiteres Metallion in stöchiometrischem Verhältnis zum ersten Metallion vor, handelt es ich um gemischte metallorganische Gerüstmaterialien. Hierbei kann das weitere Metallion am Gerüstaufbau beteiligt sein oder nicht.If another metal ion is in stoichiometric relation to the first metal ion, then it is mixed organometallic frameworks. In this case, the further metal ion may be involved in the framework construction or not.
Das Gerüstmaterial kann polymer oder als Polyeder vorliegen.The framework material may be polymeric or polyhedra.
Das metallorganische Gerüstmaterial, welches zur Speicherung des Acetylen enthaltenden Gases geeignet ist, enthält typischerweise nur ein Metallion, das kein Kupferion ist. Die Metallkomponente im Gerüstmaterial nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ausgewählt aus den Gruppen Ia, IIa, IMa, IVa bis Villa und Ib bis VIb des Periodensystems der Elemente ohne Kupfer. Besonders bevorzugt sind Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, ein Lanthanid, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ro, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Au, Zn, Cd, Hg, AI, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi. Mehr bevorzugt sind Mg, Sc, Y, ein Lanthanid, Ti, Zr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, AI und In, weiter mehr bevorzugt sind Mg, Y, La, Zr, Ce, Sc, Fe, Co, Zn, AI und In. Insbesondere bevorzugt sind Mg, AI, Zn, Fe, In, Sc und Y. In Bezug auf die Ionen dieser Elemente sind besonders zu erwähnen Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Sc3+, Y3+, Ti4+, Zr4+, Hf4+, V4+, V3+, V2+, Nb3+, Ta3+, Cr3+, Mo3+, W3+, Mn3+, Mn2+, Re3+, Re2+, Fe3+, Fe2+, Ru3+, Ru2+, Os3+, Os2+, Co3+, Co2+, Rh2+, Rh+, Ir2+, Ir+, Ni2+, Ni+, Pd2+, Pd+, Pt2+, Pt+, Au+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Si4+, Si2+, Ge4+, Ge2+, Sn4+, Sn2+, Pb4+, Pb2+, As5+, As3+, As+, Sb5+, Sb3+, Sb+, Bi5+, Bi3+, Bi+ und Ln3+. Bevorzugte Ionen sind Mg2+, Sc3+, Y3+, La3+, Ce4+, Ti3+, Zr4+, Mn3+, Mn2+, Fe3+, Fe2+, Co3+, Co2+, Ni2+, Ni+, Zn2+, Al3+ und In3+. Mehr bevorzugte Ionen sind Mg2+, Y3+, La3+, Zr4+, Ce4+, Sc3+, Fe3+, Co2+, Co3+, Zn2+, Al3+ und In3+. Ganz besonders bevorzugte Ionen sind Mg2+, Al3+, Zn2+, Fe2+, In3+, Sc3+ und Y3+.The organometallic framework suitable for storing the acetylene-containing gas typically contains only one metal ion which is not copper ion. The metal component in the framework material according to the present invention is preferably selected from Groups Ia, IIa, IMa, IVa to Villa and Ib to VIb of the Periodic Table of the Elements without copper. Particularly preferred are Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, a lanthanide, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ro, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi. More preferred are Mg, Sc, Y, a lanthanide, Ti, Zr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Al and In, further more preferred are Mg, Y, La, Zr, Ce, Sc, Fe, Co, Zn, Al and In. Particularly preferred are Mg, Al, Zn, Fe, In, Sc and Y. With respect to the ions of these elements, mention is particularly made of Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Sc 3+ , Y 3 + , Ti 4+ , Zr 4+ , Hf 4+ , V 4+ , V 3+ , V 2+ , Nb 3+ , Ta 3+ , Cr 3+ , Mo 3+ , W 3+ , Mn 3+ , Mn 2+ , Re 3+ , Re 2+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Ru 3+ , Ru 2+ , Os 3+ , Os 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Rh 2+ , Rh + , Ir 2+ , Ir + , Ni 2+ , Ni + , Pd 2+ , Pd + , Pt 2+ , Pt + , Au + , Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Al 3+ , Ga 3 + , In 3+ , Tl 3+ , Si 4+ , Si 2+ , Ge 4+ , Ge 2+ , Sn 4+ , Sn 2+ , Pb 4+ , Pb 2+ , As 5+ , As 3+ , As + , Sb 5+ , Sb 3+ , Sb + , Bi 5+ , Bi 3+ , Bi + and Ln 3+ . Preferred ions are Mg 2+ , Sc 3+ , Y 3+ , La 3+ , Ce 4+ , Ti 3+ , Zr 4+ , Mn 3+ , Mn 2+ , Fe 3+ , Fe 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Ni 2+ , Ni + , Zn 2+ , Al 3+ and In 3+ . More preferred ions are Mg 2+ , Y 3+ , La 3+ , Zr 4+ , Ce 4+ , Sc 3+ , Fe 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Zn 2+ , Al 3+ and In 3 + . Most preferred ions are Mg 2+ , Al 3+ , Zn 2+ , Fe 2+ , In 3+ , Sc 3+ and Y 3+ .
Lanthanide (Ln) im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Yb.Lanthanides (Ln) in the context of the present invention are La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm and Yb.
Der Begriff "mindestens zweizähnige organische Verbindung" bezeichnet eine organische Verbindung, die mindestens eine funktionelle Gruppe enthält, die in der Lage ist, zu einem gegebenen Metallion mindestens zwei, bevorzugt zwei koordinative Bindungen, und/oder zu zwei oder mehr, bevorzugt zwei Metallatomen jeweils eine koordina- tive Bindung auszubilden.The term "at least bidentate organic compound" refers to an organic compound containing at least one functional group capable of having at least two, preferably two coordinative, bonds to a given metal ion, and / or to two or more, preferably two, metal atoms, respectively to form a coordi- native bond.
Als funktionelle Gruppen, über die die genannten koordinativen Bindungen ausgebildet werden können, sind insbesondere beispielsweise folgende funktionellen Gruppen zu nennen: -CO2H, -CS2H, -NO2, -B(OH)2, -SO3H, -Si(OH)3, -Ge(OH)3, -Sn(OH)3, -Si(SH)4, -Ge(SH)4, -Sn(SH)3, -PO3H, -AsO3H, -AsO4H, -P(SH)3, -As(SH)3, -CH(RSH)2, -C(RSH)3 -CH(RNH2), -C(RNH2)3, -CH(ROH)2, -C(ROH)3, -CH(RCN)2, -C(RCN)3 wobei R beispielsweise bevorzugt eine Alkylengruppe mit 1 , 2, 3, 4 oder 5 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise eine Methylen-, Ethylen-, n-Propylen-, i-Propylen, n-Butylen-, i- Butylen-, tert-Butylen- oder n-Pentylengruppe, oder eine Arylgruppe, enthaltend 1 oder 2 aromatische Kerne wie beispielsweise 2 Cβ-Ringe, die gegebenenfalls kondensiert sein können und unabhängig voneinander mit mindestes jeweils einem Substituenten geeignet substituiert sein können, und/oder die unabhängig voneinander jeweils mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O und/oder S enthalten können. Gemäß ebenfalls bevorzugter Ausführungsformen sind funktionelle Gruppen zu nennen, bei denen der oben genannte Rest R nicht vorhanden ist. Diesbezüglich sind unter ande- rem -CH(SH)2, -C(SH)3, -CH(NH2)2, -C(NHz)3, -CH(OH)2, -C(OH)3, -CH(CN)2 oder - C(CN)3Zu nennen.Examples of functional groups which can be used to form the abovementioned coordinative bonds are, for example, the following functional groups: -CO 2 H, -CS 2 H, -NO 2 , -B (OH) 2 , -SO 3 H, Si (OH) 3 , -Ge (OH) 3 , -Sn (OH) 3 , -Si (SH) 4 , -Ge (SH) 4 , -Sn (SH) 3 , -PO 3 H, -AsO 3 H , -AsO 4 H, -P (SH) 3 , -As (SH) 3 , -CH (RSH) 2 , -C (RSH) 3 -CH (RNH 2 ), -C (RNH 2 ) 3 , -CH (ROH) 2 , -C (ROH) 3 , -CH (RCN) 2 , -C (RCN) 3 where, for example, R preferably represents an alkylene group having 1, 2, 3, 4 or 5 carbon atoms, for example a methylene, ethylene , n-propylene, i-propylene, n-butylene, i-butylene, tert-butylene or n-pentylene group, or an aryl group containing 1 or 2 aromatic nuclei such as 2 Cβ rings, which may be condensed and independently of each other may be suitably substituted with at least one substituent in each case, and / or independently of one another in each case at least one heteroatom such as may contain N, O and / or S. According to likewise preferred embodiments, functional groups are to be mentioned in which the abovementioned radical R is absent. In this regard, among others rem -CH (SH) 2 , -C (SH) 3 , -CH (NH 2 ) 2 , -C (NHz) 3 , -CH (OH) 2 , -C (OH) 3 , -CH (CN) 2 or - C (CN) 3 To name.
Die mindestens zwei funktionellen Gruppen können grundsätzlich an jede geeignete organische Verbindung gebunden sein, solange gewährleistet ist, dass die diese funktionellen Gruppen aufweisende organische Verbindung zur Ausbildung der koordinati- ven Bindung und zur Herstellung des Gerüstmaterials befähigt ist.The at least two functional groups can in principle be bound to any suitable organic compound, as long as it is ensured that the organic compound containing these functional groups is capable of forming the coordinate bond and for preparing the framework material.
Bevorzugt leiten sich die organischen Verbindungen, die die mindestens zwei funktio- nellen Gruppen enthalten, von einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Verbindung oder einer aromatischen Verbindung oder einer sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung ab.Preferably, the organic compounds containing the at least two functional groups are derived from a saturated or unsaturated aliphatic compound or an aromatic compound or an aliphatic as well as an aromatic compound.
Die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung kann linear und/oder verzweigt und/oder cyclisch sein, wobei auch mehrere Cyclen pro Verbindung möglich sind. Weiter bevorzugt enthält die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung 1 bis 15, weiter bevorzugt 1 bis 14, weiter bevorzugt 1 bis 13, weiter bevorzugt 1 bis 12, weiter bevorzugt 1 bis 1 1 und insbesondere bevorzugt 1 bis 10 C-Atome wie beispielsweise 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atome. Insbesondere bevorzugt sind hierbei unter anderem Methan, Adamantan, Acetylen, Ethylen o- der Butadien.The aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound may be linear and / or branched and / or cyclic, wherein also several cycles per compound are possible. More preferably, the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound contains 1 to 15, more preferably 1 to 14, further preferably 1 to 13, further preferably 1 to 12, further preferably 1 to 1 1 and especially preferably 1 to 10 C atoms such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms. Methane, adamantane, acetylene, ethylene or butadiene are particularly preferred in this case.
Die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung kann einen oder auch mehrere Kerne wie beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Kerne aufweisen, wobei die Kerne getrennt voneinander und/oder mindestens zwei Kerne in kondensierter Form vorliegen können. Besonders bevorzugt weist die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl a- liphatischen als auch aromatischen Verbindung einen, zwei oder drei Kerne auf, wobei einer oder zwei Kerne besonders bevorzugt sind. Unabhängig voneinander kann weiter jeder Kern der genannten Verbindung mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O, S, B, P, Si, AI, bevorzugt N, O und/oder S enthalten. Weiter bevorzugt enthält die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung einen oder zwei C6-Kerne, wobei die zwei Kerne entweder getrennt voneinander oder in kondensierter Form vorliegen. Insbesondere sind als a- romatische Verbindungen Benzol, Naphthalin und/oder Biphenyl und/oder Bipyridyl und/oder Pyridyl zu nennen.The aromatic compound or the aromatic part of both aromatic and aliphatic compound may have one or more cores, such as two, three, four or five cores, wherein the cores may be separated from each other and / or at least two nuclei in condensed form. Particularly preferably, the aromatic compound or the aromatic part of the both aliphatic and aromatic compound one, two or three nuclei, with one or two nuclei being particularly preferred. Independently of each other, furthermore, each nucleus of the named compound may contain at least one heteroatom, such as, for example, N, O, S, B, P, Si, Al, preferably N, O and / or S. More preferably, the aromatic or aromatic moiety of the both aromatic and aliphatic compounds contains one or two C 6 nuclei, wherein the two nuclei are either separately or in condensed form. In particular, benzene, naphthalene and / or biphenyl and / or bipyridyl and / or pyridyl may be mentioned as aromatic compounds.
Vorzugsweise leitet sich die mindestens eine mindestens zweizähnige organische Ver- bindung von einer Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure ab. Der Begriff "ableiten" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure im Gerüstmaterial in teilweise deprotonierter oder vollständig deprotonierter Form vorliegen kann. Weiterhin kann die Di-, Tri- oder Tetracarbon- säure einen Substituenten oder unabhängig voneinander mehrere Substituenten enthalten. Beispiele für solche Substituenten sind -OH, -NH2, -OCH3, -CH3, -NH(CH3), -N(CH3)2, -CN sowie Halogenide. Halogenide sind F, Cl, Br, I; insbesondere F, Cl, Br. Darüber hinaus bedeutet der Begriff "ableiten" im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure auch in Form der entsprechenden Schwefel- analoga vorliegen kann. Schwefelanaloga sind die funktionellen Gruppen -C(=O)SH sowie dessen Tautomer und C(=S)SH, die anstelle einer oder mehrerer Carbonsäuregruppen eingesetzt werden können. Darüber hinaus bedeutet der Begriff "ableiten" im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass eine oder mehrere Carbonsäurefunktionen durch eine Sulfon(-SO3H) ersetzt sein kann. Darüber hinaus kann ebenso zusätz- lieh zu den 2, 3 oder 4 Carbonsäurefunktionen eine Sulfonsäuregruppe treten.The at least one at least bidentate organic compound is preferably derived from a di-, tri- or tetracarboxylic acid. The term "derive" in the context of the present invention means that the di-, tri- or tetracarboxylic acid can be present in the framework material in partially deprotonated or completely deprotonated form. Furthermore, the di-, tri- or tetracarboxylic acid may contain a substituent or independently of one another several substituents. Examples of such substituents are -OH, -NH 2 , -OCH 3 , -CH 3 , -NH (CH 3 ), -N (CH 3 ) 2 , -CN and halides. Halides are F, Cl, Br, I; in particular F, Cl, Br. In addition, the term "derive" in the context of the present invention means that the di-, tri- or tetracarboxylic acid can also be present in the form of the corresponding sulfur analogs. Sulfur analogues are the functional groups -C (= O) SH and its tautomer and C (= S) SH, which can be used instead of one or more carboxylic acid groups. Moreover, in the context of the present invention, the term "inferred" means that one or more carboxylic acid functions can be replaced by a sulfone (-SO 3 H). In addition, a sulfonic acid group may additionally be added to the 2, 3 or 4 carboxylic acid functions.
Die Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure weist neben den oben erwähnten funktionellen Gruppen einen organischen Grundkörper bzw. eine organische Verbindung auf, an die diese gebunden sind. Hierbei können die oben genannten funktionellen Gruppen grundsätzlich an jede geeignete organische Verbindung gebunden sein, solange gewährleistet ist, dass die diese funktionellen Gruppen aufweisende organische Verbindung zur Ausbildung der koordinativen Bindung zur Herstellung des Gerüstmaterials befähigt ist.The di-, tri- or tetracarboxylic acid has, in addition to the abovementioned functional groups, an organic main body or an organic compound to which these are bonded. In this case, the abovementioned functional groups may in principle be bound to any suitable organic compound, as long as it is ensured that the organic compound having these functional groups is capable of forming the coordinative bond for the preparation of the framework.
Bevorzugt leiten sich die organischen Verbindungen von einer gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Verbindung oder einer aromatischen Verbindung oder einer sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung ab.Preferably, the organic compounds are derived from a saturated or unsaturated aliphatic compound or an aromatic compound or an aliphatic as well as aromatic compound.
Die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung kann linear und/oder verzweigt und/oder cyclisch sein, wobei auch mehrere Cyclen pro Verbindung möglich sind. Weiter bevorzugt enthält die aliphatische Verbindung oder der aliphatische Teil der sowohl aliphatischen als auch aromatischen Verbindung 1 bis 18, weiter bevorzugt 1 bis 14, weiter bevorzugt 1 bis 13, weiter bevorzugt 1 bis 12, weiter bevorzugt 1 bis 1 1 und insbesondere bevorzugt 1 bis 10 C-Atome wie beispielsweise 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 C-Atome. Insbesondere bevorzugt sind hierbei unter anderem Methan, Adamantan, Acetylen, Ethylen oder Butadien.The aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compound may be linear and / or branched and / or cyclic, wherein also several cycles per compound are possible. More preferably, the aliphatic compound or the aliphatic portion of the both aliphatic and aromatic compounds contains 1 to 18, more preferably 1 to 14, further preferably 1 to 13, further preferably 1 to 12, further preferably 1 to 1 1 and especially preferably 1 to 10 C atoms such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 C atoms. Methane, adamantane, acetylene, ethylene or butadiene are particularly preferred in this case.
Die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung kann einen oder auch mehrere Kerne wie beispielswei- se zwei, drei, vier oder fünf Kerne aufweisen, wobei die Kerne getrennt voneinander und/oder mindestens zwei Kerne in kondensierter Form vorliegen können. Besonders bevorzugt weist die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl a- liphatischen als auch aromatischen Verbindung einen, zwei oder drei Kerne auf, wobei einer oder zwei Kerne besonders bevorzugt sind. Unabhängig voneinander kann weiter jeder Kern der genannten Verbindung mindestens ein Heteroatom wie beispielsweise N, O, S, B, P, Si, bevorzugt N, O und/oder S enthalten. Weiter bevorzugt enthält die aromatische Verbindung oder der aromatische Teil der sowohl aromatischen als auch aliphatischen Verbindung einen oder zwei C6-Kerne, wobei die zwei entweder getrennt voneinander oder in kondensierter Form vorliegen. Insbesondere sind als aromatische Verbindungen Benzol, Naphthalin und/oder Biphenyl und/oder Bipyridyl und/oder Pyri- dyl zu nennen.The aromatic compound or the aromatic part of both the aromatic and the aliphatic compound may contain one or more nuclei, for example se have two, three, four or five cores, wherein the cores can be separated from each other and / or at least two cores in condensed form. Particularly preferably, the aromatic compound or the aromatic part of the both aliphatic and aromatic compound one, two or three nuclei, with one or two nuclei being particularly preferred. Independently of each other, furthermore, each nucleus of the compound mentioned may contain at least one heteroatom, such as, for example, N, O, S, B, P, Si, preferably N, O and / or S. More preferably, the aromatic compound or the aromatic moiety of the both aromatic and aliphatic compounds contains one or two C 6 cores, the two being either separately or in condensed form. Benzene, naphthalene and / or biphenyl and / or bipyridyl and / or pyridyl may in particular be mentioned as aromatic compounds.
Mehr bevorzugt ist die organische Verbindung, ein aliphatischer oder aromatischer, acyclischer oder cyclischer Kohlenwasserstoff mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 10 und insbesondere 6 Kohlenstoffatomen, der zudem ausschließlich 2, 3 oder 4 Carbo- xylgruppen als funktionelle Gruppen aufweist.More preferably, the organic compound is an aliphatic or aromatic, acyclic or cyclic hydrocarbon having 1 to 18, preferably 1 to 10 and in particular 6 carbon atoms, which additionally has only 2, 3 or 4 carboxyl groups as functional groups.
Beispielsweise leitet sich die mindestens zweizähnige organische Verbindung von ei- ner Dicarbonsäure ab, wie etwa Oxalsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, 1 ,4-Bu- tandicarbonsäure, 1 ,4-Butendicarbonsäure, 4-Oxo-Pyran-2,6-dicarbonsäure, 1 ,6- Hexandicarbonsäure, Decandicarbonsäure, 1 ,8-Heptadecandicarbonsäure, 1 ,9- Heptadecandicarbonsäure, Heptadecandicarbonsäure, Acetylendicarbonsäure, 1 ,2- Benzoldicarbonsäure, 1 ,3-Benzoldicarbonsäure, 2,3-Pyridindicarbonsäure, Pyridin-2,3- dicarbonsäure, 1 ,3-Butadien-1 ,4-dicarbonsäure, 1 ,4-Benzoldicarbonsäure, p-Benzol- dicarbonsäure, lmidazol-2,4-dicarbonsäure, 2-Methylchinolin-3,4-dicarbonsäure, Chino- lin-2,4-dicarbonsäure, Chinoxalin-2,3-dicarbonsäure, θ-Chlorchinoxalin^.S-dicarbon- säure, 4,4'-Diaminphenylmethan-3,3'-dicarbonsäure, Chinolin-3,4-dicarbonsäure, 7- Chlor-4-hydroxychinolin-2,8-dicarbonsäure, Diimiddicarbonsäure, Pyridin-2,6-dicarbon- säure, 2-Methylimidazol-4,5-dicarbonsäure, Thiophen-3,4-dicarbonsäure, 2-lsopropyl- imidazol-4,5-dicarbonsäure, Tetrahydropyran-4,4-dicarbonsäure, Perylen-3,9-dicar- bonsäure, Perylendicarbonsäure, Pluriol E 200-dicarbonsäure, 3,6-Dioxaoctan- dicarbonsäure, 3,5-Cyclohexadien-1 ,2-dicarbonsäure, Octadicarbonsäure, Pentan-3,3- carbonsäure, 4,4'-Diamino-1 ,1 '-diphenyl-3,3'-dicarbon-säure, 4,4'-Diaminodiphenyl- 3,3'-dicarbonsäure, Benzidin-3,3'-dicarbonsäure, 1 ,4-Bis-(phenylamino)-benzol-2,5- dicarbonsäure, 1 ,1 '-Dinaphthyldicarbonsäure, 7-Chlor-8-methylchinolin-2,3-dicarbon- säure, 1 -Anilinoanthrachinon-2,4'-dicarbonsäure, Polytetrahydrofuran-250-dicarbon- säure, 1 ,4-Bis-(carboxymethyl)-piperazin-2,3-dicarbonsäure, 7-Chlorchinolin-3,8-dicar- bonsäure, 1-(4-Carboxy)-phenyl-3-(4-chlor)-phenylpyrazolin-4,5-dicarbonsäure, 1 ,4,5,6,7,7,-Hexachlor-5-norbornen-2,3-dicarbonsäure, Phenylindandicarbonsäure, 1 ,3-Dibenzyl-2-oxo-imidazolidin-4,5-dicarbonsäure, 1 ^-Cyclohexandicarbonsäure, Naphthalin-1 ,8-dicarbonsäure, 2-Benzoylbenzol-1 ,3-dicarbon-säure, 1 ,3-Dibenzyl-2- oxoimidazolidin-4,5-cis-dicarbonsäure, 2,2'-Bichinolin-4,4'-di-carbonsäure, Pyridin-3,4- dicarbonsäure, 3,6,9-Trioxaundecandicarbonsäure, Hydroxybenzophenondicarbon- säure, Pluriol E 300-dicarbonsäure, Pluriol E 400-dicarbonsäure, Pluriol E 600- dicarbonsäure, Pyrazol-3,4-dicarbonsäure, 2,3-Pyrazindicarbonsäure, 5,6-Dimethyl- 2,3-pyrazindicarbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenyletherdiimiddicarbonsäure, 4,4'-Diami- nodiphenylmethandiimiddicarbonsäure, 4,4'-Diaminodiphenylsulfondiimiddicarbon- säure, 1 ,4-Naphthalindicarbonsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure, 1 ,3-Adamantan- dicarbonsäure, 1 ,8-Naphthalindicarbonsäure, 2,3-Naphthalindicarbonsäure, 8-Metho- xy-2,3-naphthalindicarbonsäure, 8-Nitro-2,3-naphthalincarbonsäure, 8-Sulfo-2,3- naphthalindicarbonsäure, Anthracen-2,3-dicarbonsäure, 2',3'-Diphenyl-p-terphenyl- 4,4"-dicarbonsäure, Diphenylether-4,4'-dicarbonsäure, lmidazol-4,5-dicarbonsäure, 4(1 H)-Oxothiochromen-2,8-dicarbonsäure, 5-tert-Butyl-1 ,3-benzoldicarbonsäure, 7,8- Chinolindicarbonsäure, 4,5-lmidazoldicarbonsäure, 4-Cyclohexen-1 ,2-dicarbonsäure, Hexatriacontandicarbonsäure, Tetradecandicarbonsäure, 1 ,7-Heptadicarbonsäure, 5- Hydroxy-1 ,3-Benzoldicarbonsäure, 2,5-Dihydroxy-1 ,4-dicarbonsäure, Pyrazin-2,3- dicarbonsäure, Furan-2,5-dicarbonsäure, 1-Nonen-6,9-dicarbonsäure, Eicosendicar- bonsäure, 4,4'-Dihydroxydiphenylmethan-3,3'-dicarbonsäure, 1-Amino-4-methyl-9,10- dioxo-9,10-dihydroanthracen-2,3-dicarbonsäure, 2,5-Pyridindicarbonsäure, Cyclohe- xen-2, 3-dicarbonsäure, 2, 9-Dichlorfluorubin-4, 1 1 -dicarbonsäure, 7-Chlor-3-methylchino- lin-6,8-dicarbonsäure, 2,4-Dichlorbenzophenon-2',5'-dicarbonsäure, 1 ,3-Benzoldicarbonsäure, 2,6-Pyridindicarbonsäure, 1-Methylpyrrol-3,4-dicarbonsäure, 1-Benzyl-1 H- pyrrol-3,4-dicarbonsäure, Anthrachinon-1 ,5-dicarbonsäure, 3,5-Pyrazoldicarbonsäure, 2-Nitrobenzol-1 ,4-dicarbonsäure, Heptan-1 ,7-dicarbonsäure, Cyclobutan-1 ,1 -dicarbonsäure 1 ,14-Tetradecandicarbonsäure, 5, 6-Dehydronorbornan-2, 3-dicarbonsäure, 5-Ethyl-2,3-pyridindicarbonsäure oder Campherdicarbonsäure,For example, the at least bidentate organic compound is derived from a dicarboxylic acid, such as oxalic, succinic, tartaric, 1,4-butanedicarboxylic, 1,4-butenedicarboxylic, 4-oxo-pyran-2,6-dicarboxylic, 1 , 6- hexanedicarboxylic acid, decanedicarboxylic acid, 1,8-heptadecane dicarboxylic acid, 1,9-heptadecane dicarboxylic acid, heptadecanedicarboxylic acid, acetylenedicarboxylic acid, 1,2-benzenedicarboxylic acid, 1,3-benzenedicarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, pyridine-2,3-dicarboxylic acid, 1 , 3-butadiene-1, 4-dicarboxylic acid, 1, 4-benzenedicarboxylic acid, p-benzenedicarboxylic acid, imidazole-2,4-dicarboxylic acid, 2-methylquinoline-3,4-dicarboxylic acid, quinoline-2,4-dicarboxylic acid , Quinoxaline-2,3-dicarboxylic acid, θ-chloroquinoxaline, Ⓒ, 4,4'-diaminophenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid, quinoline-3,4-dicarboxylic acid, and 7-chloro-4-hydroxyquinoline. 2,8-dicarboxylic acid, diimidedicarboxylic acid, pyridine-2,6-dicarboxylic acid, 2-methylimidazole-4,5-dicarboxylic acid, thiophene-3,4-dicar carboxylic acid, 2-isopropylimidazole-4,5-dicarboxylic acid, tetrahydropyran-4,4-dicarboxylic acid, perylene-3,9-dicarboxylic acid, perylenedicarboxylic acid, pluriol E 200-dicarboxylic acid, 3,6-dioxaoctanedicarboxylic acid, 3, 5-cyclohexadiene-1,2-dicarboxylic acid, octadicarboxylic acid, pentane-3,3-carboxylic acid, 4,4'-diamino-1,1'-diphenyl-3,3'-dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenyl 3,3'-dicarboxylic acid, benzidine-3,3'-dicarboxylic acid, 1,4-bis (phenylamino) benzene-2,5-dicarboxylic acid, 1,1'-dinaphthyldicarboxylic acid, 7-chloro-8-methylquinoline-2 , 3-dicarboxylic acid, 1-anilinoanthraquinone-2,4'-dicarboxylic acid, polytetrahydrofuran-250-dicarboxylic acid, 1, 4-bis (carboxymethyl) -piperazine-2,3-dicarboxylic acid, 7-chloroquinoline-3, 8-dicarboxylic acid, 1- (4-carboxy) -phenyl-3- (4-chloro) -phenylpyrazoline-4,5-dicarboxylic acid, 1, 4,5,6,7,7, -hexachloro-5-norbornene 2,3-dicarboxylic acid, phenylindane dicarboxylic acid, 1, 3-dibenzyl-2-oxo-imidazolidine-4,5-dicarboxylic acid, 1 ^ -cyclohexanedicarboxylic acid, naphthalene-1, 8-dicarboxylic acid, 2-benzoylbenzene-1,3-dicarboxylic acid, 1,3-dibenzyl-2 - oxoimidazolidine-4,5-cis-dicarboxylic acid, 2,2'-biquinoline-4,4'-dicarboxylic acid, pyridine-3,4-dicarboxylic acid, 3,6,9-trioxaundecanedicarboxylic acid, hydroxybenzophenone dicarboxylic acid, Pluriol E 300 dicarboxylic acid, Pluriol E 400 dicarboxylic acid, Pluriol E 600 dicarboxylic acid, pyrazole-3,4-dicarboxylic acid, 2,3-pyrazine dicarboxylic acid, 5,6-dimethyl-2,3-pyrazine dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenyl ether diimide dicarboxylic acid, 4, 4'-diaminodiphenylmethanediimide dicarboxylic acid, 4,4'-diaminodiphenylsulfonediimide dicarboxylic acid, 1, 4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,3-adamantanedicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 8- Methoxy-2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 8-nitro-2,3-naphthalenecarboxylic acid, 8-sulfo-2,3-naphthalenedicarboxylic acid, anthracene-2,3-dicarboxylic acid, 2 ', 3'-diphenyl-p terphenyl-4,4'-dicarboxylic acid, diphenyl ether-4,4'-dicarboxylic acid, imidazole-4,5-dicarboxylic acid, 4 (1H) -oxothiochromene-2,8-dicarboxylic acid, 5-tert-butyl-1, 3 benzenedicarboxylic acid, 7,8-quinolinedicarboxylic acid, 4,5-imidazoledicarboxylic acid, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, hexatriacontanedicarboxylic acid, tetradecanedicarboxylic acid, 1,7-heptadicarboxylic acid, 5-hydroxy-1,3-benzenedicarboxylic acid, 2,5-dihydroxy- 1, 4-dicarboxylic acid, pyrazine-2,3-dicarboxylic acid, furan-2,5-dicarboxylic acid, 1-nonene-6,9-dicarboxylic acid, eicosendicarboxylic acid, 4,4'-dihydroxydiphenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid, 1-amino-4-methyl-9,10-dioxo-9,10-dihydroanthracene-2,3-dicarboxylic acid, 2,5-pyridinedicarboxylic acid, cyclohexene-2,3-dicarboxylic acid, 2,9-dichlorofluorubin-4, 1 1 -dicarboxylic acid, 7-chloro-3-methylquinoline-6,8-dicarboxylic acid, 2,4-dichlorobenzophenone-2 ', 5'-dicarboxylic acid, 1, 3-benzenedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 1-methylpyrrole -3,4-dicarboxylic acid, 1-benzyl-1 H-pyrrole-3,4-dicarboxylic acid, anthraquinone-1, 5 dicarboxylic acid, 3,5-pyrazoldicarboxylic acid, 2-nitrobenzene-1, 4-dicarboxylic acid, heptane-1, 7-dicarboxylic acid, cyclobutane-1,1-dicarboxylic acid 1, 14-tetradecanedicarboxylic acid, 5,6-dehydronorbornane-2,3-dicarboxylic acid , 5-ethyl-2,3-pyridinedicarboxylic acid or campestericarboxylic acid,
Weiterhin mehr bevorzugt handelt es sich bei der mindestens zweizähnigen organi- sehen Verbindung um eine der oben beispielhaft genannten Dicarbonsäure als solche.More preferably, the at least bidentate organic compound is one of the above exemplified dicarboxylic acid as such.
Beispielsweise kann sich die mindestens zweizähnige organische Verbindung von einer Tricarbonsäure ableiten, wie etwaFor example, the at least bidentate organic compound may be derived from a tricarboxylic acid, such as
2-Hydroxy-1 ,2,3-propantricarbonsäure, 7-Chlor-2,3,8-chinolintricarbonsäure, 1 ,2,3-, 1 ,2,4-Benzoltricarbonsäure, 1 ,2,4-Butantricarbonsäure, 2-Phosphono-1 ,2,4-butantri- carbonsäure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure, 1-Hydroxy-1 ,2,3-Propantricarbonsäure, 4,5- Dihydro-4,5-dioxo-1 H-pyrrolo[2,3-F]chinolin-2,7,9-tricarbonsäure, 5-Acetyl-3-amino-6- methylbenzol-1 ,2,4-tricarbonsäure, 3-Amino-5-benzoyl-6-methylbenzol-1 ,2,4-tricarbon- +säure, 1 ,2,3-Propantricarbonsäure oder Aurintricarbonsäure. Weiterhin mehr bevorzugt ist die mindestens zweizähnige organische Verbindung einer der oben beispielhaft genannten Tricarbonsäuren als solche.2-Hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid, 7-chloro-2,3,8-quinolinetricarboxylic acid, 1,2,3-, 1,4-benzene tricarboxylic acid, 1,2,4-butanetricarboxylic acid, 2-phosphono 1, 2,4-butanetricarboxylic acid, 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid, 1-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid, 4,5-dihydro-4,5-dioxo-1H-pyrrolo [2, 3-F] quinoline-2,7,9-tricarboxylic acid, 5-acetyl-3-amino-6-methylbenzene-1, 2,4-tricarboxylic acid, 3-amino-5-benzoyl-6-methylbenzene-1, 2, 4-tricarboxylic acid, 1, 2,3-propanetricarboxylic acid or aurintricarboxylic acid. Furthermore, more preferably, the at least bidentate organic compound is one of the above-exemplified tricarboxylic acids as such.
Beispielhaft für eine mindestens zweizähnige organische Verbindung, die sich von einer Tetracarbonsäure ableitet, wie etwaExemplary of an at least bidentate organic compound derived from a tetracarboxylic acid, such as
1 ,1-Dioxidperylo[1 ,12-BCD]thiophen-3,4,9,10-tetracarbonsäure, Perylentetracarbon- säuren wie Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure oder Perylen-1 ,12-sulfon-3,4,9,10- tetracarbonsäure, Butantetracarbonsäuren wie 1 ,2,3,4-Butantetracarbonsäure oder Meso-1 ,2,3,4-Butantetracarbonsäure, Decan-2,4,6,8-tetracarbonsäure, 1 ,4,7,10,13,16- Hexaoxacyclooctadecan-2,3,11 ,12-tetracarbonsäure, 1 ,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure, 1 ,2,11 ,12-Dodecantetracarbonsäure, 1 ,2,5,6-Hexan-tetracarbonsäure, 1 ,2,7,8-Octan- tetracarbonsäure, 1 ,4,5,8-Naphthalintetracarbonsäure, 1 ,2,9,10-Decantetracarbon- säure, Benzophenontetracarbonsäure, 3,3',4,4'-Benzo-phenontetracarbonsäure, Tetra- hydrofurantetracarbonsäure oder Cyclopentantetracarbonsäuren wie Cyclopentan- 1 ,2,3,4-tetracarbonsäure.1, 1-Dioxidperylo [1, 12-BCD] thiophene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid, perylenetetracarboxylic acids such as perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid or perylene-1,12-sulfone-3, 4,9,10-tetracarboxylic acid, butanetetracarboxylic acids such as 1, 2,3,4-butanetetracarboxylic acid or meso-1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, decane-2,4,6,8-tetracarboxylic acid, 1, 4, 7, 10,13,16-hexaoxacyclooctadecane-2,3,11,12-tetracarboxylic acid, 1, 2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, 1,2,11,12-dodecantetracarboxylic acid, 1, 2,5,6-hexane-tetracarboxylic acid, 1, 2,7,8-octanetetracarboxylic acid, 1, 4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,9,10-decantetracarboxylic acid, benzophenonetetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-benzophenetetracarboxylic acid, Tetrahydrofurantetracarboxylic acid or cyclopentanetetracarboxylic acids such as cyclopentane-1, 2,3,4-tetracarboxylic acid.
Weiterhin mehr bevorzugt handelt es sich bei der mindestens zweizähnigen organi- sehen Verbindung um eine der oben beispielhaft genannten Tetracarbonsäuren als solche.More preferably, the at least bidentate organic compound is one of the above exemplified tetracarboxylic acids as such.
Ganz besonders bevorzugt werden gegebenenfalls mindestens einfach substituierte mono-, di-, tri-, tetra- oder höherkernige aromatische Di-, Tri- oder Tetracarbonsäuren eingesetzt, wobei jeder der Kerne mindestens ein Heteroatom enthalten kann, wobei zwei oder mehr Kerne gleiche oder unterschiedliche Heteroatome enthalten kann. Beispielsweise bevorzugt werden monokernige Dicarbonsäuren, monokernige Tricarbonsäuren, monokernige Tetracarbonsäuren, dikernige Dicarbonsäuren, dikernige Tricarbonsäuren, dikernige Tetracarbonsäuren, trikernige Dicarbonsäuren, trikernige Tricar- bonsäuren, trikernige Tetracarbonsäuren, tetrakernige Dicarbonsäuren, tetrakernige Tricarbonsäuren und/oder tetrakernige Tetracarbonsäuren. Geeignete Heteroatome sind beispielsweise N, O, S, B, P bevorzugte Heteroatome sind hierbei N, S und/oder O. Als geeigneter Substituent ist diesbezüglich unter anderem -OH, eine Nitrogruppe, eine Aminogruppe oder eine Alkyl- oder Alkoxygruppe zu nennen.Very particular preference is given to using at least mono-, di-, tri-, tetra- or higher-nuclear aromatic di-, tri- or tetracarboxylic acids, where each of the cores can contain at least one heteroatom, where two or more nuclei have identical or different heteroatoms may contain. For example, preference is given to monocarboxylic dicarboxylic acids, monocarboxylic tricarboxylic acids, monocarboxylic tetracarboxylic acids, dicercaric dicarboxylic acids, dicercaric tricarboxylic acids, dicerous tetracarboxylic acids, tricyclic dicarboxylic acids, tricarboxylic tricarboxylic acids, tricarboxylic tetracarboxylic acids, tetracyclic dicarboxylic acids, tetracyclic tricarboxylic acids and / or tetracyclic tetracarboxylic acids. Suitable heteroatoms are, for example, N, O, S, B, P. Preferred heteroatoms here are N, S and / or O. A suitable substituent in this regard is, inter alia, -OH, a nitro group, an amino group or an alkyl or alkoxy group.
Insbesondere bevorzugt werden als mindestens zweizähnige organische Verbindungen Acetylendicarbonsäure (ADC), Campherdicarbonsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Benzoldicarbonsäuren, Naphthalindicarbonsäuren, Biphenyldicarbonsäuren wie beispielsweise 4,4'-Biphenyldicarbonsäure (BPDC), Pyrazindicarbonsäuren, wie 2,5- Pyrazindicarbonsäure, Bipyridindicarbonsäuren wie beispielsweise 2,2'-Bipyridin- dicarbonsäuren wie beispielsweise 2,2'-Bipyridin-5,5'-dicarbonsäure, Benzoltricarbon- säuren wie beispielsweise 1 ,2,3-, 1 ,2,4-Benzoltricarbonsäure oder 1 ,3,5-Benzoltricar- bonsäure (BTC), Benzoltetracarbonsäure, Adamantantetracarbonsäure (ATC), Ada- mantandibenzoat (ADB) Benzoltribenzoat (BTB), Methantetrabenzoat (MTB), Adaman- tantetrabenzoat oder Dihydroxyterephthalsäuren wie beispielsweise 2,5-Dihydro- xyterephthalsäure (DHBDC) eingesetzt.Particularly preferred as the at least bidentate organic compounds are acetylenedicarboxylic acid (ADC), campherdicarboxylic acid, fumaric acid, succinic acid, benzenedicarboxylic acids, naphthalenedicarboxylic acids, biphenyldicarboxylic acids such as 4,4'-biphenyldicarboxylic acid (BPDC), pyrazinedicarboxylic acids such as 2,5-pyrazinedicarboxylic acid, bipyridinedicarboxylic acids such as 2, 2'-bipyridine dicarboxylic acids such as, for example, 2,2'-bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid, benzene tricarboxylic acids such as 1,2,3-, 1, 2,4-benzenetricarboxylic acid or 1,3,5-benzenetricarboxylic acid (BTC), Benzene tetracarboxylic acid, adamantane tetracarboxylic acid (ATC), adamantane dibenzoate (ADB), benzene tribenzoate (BTB), methanetetrabenzoate (MTB), adamantane tetrabenzoate or dihydroxyterephthalic acids such as, for example, 2,5-dihydroxyterephthalic acid (DHBDC).
Ganz besonders bevorzugt werden unter anderem Phthalsäure, Isophthalsäure, Te- rephthalsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure, 1 ,4-Naphthalindicarbonsäure, 1 ,5- Naphthalindicarbonsäure, 1 ,2,3-Benzoltricarbonsäure, 1 ,2,4-Benzoltricarbonsäure, 1 ,3,5-Benzoltricarbonsäure oder 1 ,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure.Amongst others, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1, 2,4-benzenetricarboxylic acid, 1, 3,5-benzenetricarboxylic acid or 1, 2,4,5-benzenetetracarboxylic acid.
Das metallorganische Gerüstmaterial, das zur Speicherung des Acetylen enthaltenden Gases geeignet ist, kann eine oder mehrere der oben aufgeführten mindestens zwei- zähnigen organischen Verbindungen enthalten.The organometallic framework suitable for storing the acetylene-containing gas may contain one or more of the above-identified at least diazo-dense organic compounds.
Neben diesen mindestens zweizähnigen organischen Verbindungen kann das metallorganische Gerüstmaterial auch einen oder mehrere einzähnige Liganden und/oder einen oder mehrere mindestens zweizähnige Liganden, die sich nicht von einer Di-, Tri- oder Tetracarbonsäure ableiten, umfassen.In addition to these at least bidentate organic compounds, the organometallic framework material may also comprise one or more monodentate ligands and / or one or more at least bidentate ligands which are not derived from a di-, tri- or tetracarboxylic acid.
Vorzugsweise enthält die mindestens eine mindestens zweizähnige organische Verbindung keine Hydroxy- oder Phosponsäuregruppen.The at least one at least bidentate organic compound preferably contains no hydroxyl or phosphonic acid groups.
Wie bereits ausgeführt wurde, kann eine oder mehrere Carbonsäurefunktionen durch eine Sulfonsäurefunktion ersetzt werden. Darüber hinaus kann auch zusätzlich eine Sulfonsäuregruppe vorhanden sein. Schließlich ist es ebenso möglich, dass sämtliche Carbonsäurefunktionen durch eine Sulfonsäurefunktion ersetzt sind.As already stated, one or more carboxylic acid functions can be replaced by a sulfonic acid function. In addition, a sulfonic acid group may additionally be present. Finally, it is also possible that all carboxylic acid functions are replaced by a sulfonic acid function.
Solche Sulfonsäuren bzw. deren Salze, die kommerziell erhältlich sind, sind beispielsweise 4-Amino-5-hydroxynaphtalin-2,7-disulfonsäure, 1 -Amino-8-naphtol-3,6-disulfon- säure, 2-Hydroxynaphtalin-3,6-disulfonsäure, Benzol-1 ,3-disulfonsäure, 1 ,8-Dihydroxy- naphtalin-3,6-disulfonsäure, 1 ,2-Dihydroxybenzol-3,5-disulfonsäure, 4,5-Dihydroxy- naphtalin-2,7-disulfonsäure, 2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1 ,10-phenanthrolindisulfon- säure, 4,7-Diphenyl-1 ,10-phenanthrolindisulfonsäure, Ethan-1 ,2-disulfonsäure, Naphta- lin-1 ,5-disulfonsäure, 2-(4-Nitrophenylazo)-1 ,8-dihydroxynaphtalin-3,6-disulfonsäure, 2,2'-Dihydroxy-1 ,1 '-azonaphtalin-3',4,6'-trisulfonsäure.Such sulfonic acids or their salts, which are commercially available, are, for example, 4-amino-5-hydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid, 1-amino-8-naphthol-3,6-disulfonic acid, 2-hydroxynaphthalene-3, 6-disulfonic acid, benzene-1,3-disulfonic acid, 1,8-dihydroxynaphthalene-3,6-disulfonic acid, 1,2-dihydroxybenzene-3,5-disulfonic acid, 4,5-dihydroxynaphthalene-2,7- disulfonic acid, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolinedisulfonic acid, 4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolinedisulfonic acid, ethane-1,2-disulfonic acid, naphthalene-1, 5 disulfonic acid, 2- (4-nitrophenylazo) -1, 8-dihydroxynaphthalene-3,6-disulfonic acid, 2,2'-dihydroxy-1,1 '-azaphthalene-3', 4,6'-trisulfonic acid.
Die metallorganischen Gerüstmaterialien, welche geeignet sind, das Acetylen enthal- tende Gas zu speichern, enthalten Poren, insbesondere Mirko- und/oder Mesoporen. Mikroporen sind definiert als solche mit einem Durchmesser von 2 nm oder kleiner und Mesoporen sind definiert durch einen Durchmesser im Bereich von 2 bis 50 nm, jeweils entsprechend nach der Definition, wie sie Pure Applied Chem. 57 (1985), Seiten 603- 619, insbesondere auf Seite 606 angegeben ist. Die Anwesenheit von Mikro- und/oder Mesoporen kann mit Hilfe von Sorptionsmessungen überprüft werden, wobei diese Messungen die Aufnahmekapazität der metallorganischen Gerüstmaterialien für Stickstoff bei 77 Kelvin gemäß DIN 66131 und/oder DIN 66134 bestimmt.The organometallic frameworks which are suitable for storing the acetylene-containing gas contain pores, in particular micro and / or mesopores. Micropores are defined as those having a diameter of 2 nm or smaller and mesopores are defined by a diameter in the range of 2 to 50 nm, each according to the definition as described by Pure Applied Chem. 57 (1985), pages 603-619, in particular on page 606. The presence of micro- and / or mesopores can be checked by means of sorption measurements, these measurements determining the uptake capacity of the organometallic frameworks for nitrogen at 77 Kelvin according to DIN 66131 and / or DIN 66134.
Vorzugsweise beträgt die spezifische Oberfläche - berechnet nach dem Langmuir- Modell (DIN 66131 , 66134) - für ein MOF in Pulverform bei mehr als 5 m2/g, mehr bevorzugt über 10 m2/g, mehr bevorzugt mehr als 50 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 500 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 1000 m2/g, insbesondere mehr als 1500 m2/g.Preferably, the specific surface area - calculated according to the Langmuir model (DIN 66131, 66134) - for a MOF in powder form is more than 5 m 2 / g, more preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, more preferably more than 500 m 2 / g, more preferably more than 1000 m 2 / g, in particular more than 1500 m 2 / g.
Formkörper aus metallorganischen Gerüstmaterialien können eine niedrigere spezifische Oberfläche besitzen; vorzugsweise jedoch mehr als 10 m2/g, mehr bevorzugt mehr als 50 m2/g, weiter mehr bevorzugt mehr als 500 m2/g, insbesondere mehr als 1000 m2/g.Moldings of organometallic frameworks may have a lower specific surface area; but preferably more than 10 m 2 / g, more preferably more than 50 m 2 / g, even more preferably more than 500 m 2 / g, in particular more than 1000 m 2 / g.
Die Porengröße des porösen metallorganischen Gerüstmaterials kann durch Wahl des geeigneten Liganden und/oder der mindestens zweizähnigen organischen Verbindung gesteuert werden. Allgemein gilt, dass je größer die organische Verbindung desto größer die Porengröße ist. Vorzugsweise beträgt die Porengröße von 0,2 nm bis 30 nm, besonders bevorzugt liegt die Porengröße im Bereich von 0,3 nm bis 3 nm bezogen auf das kristalline Material.The pore size of the porous organometallic framework can be controlled by choice of the appropriate ligand and / or the at least bidentate organic compound. Generally, the larger the organic compound, the larger the pore size. The pore size is preferably from 0.2 nm to 30 nm, more preferably the pore size is in the range from 0.3 nm to 3 nm, based on the crystalline material.
In einem Formkörper des metallorganischen Gerüstmaterials treten jedoch auch größere Poren auf, deren Größenverteilung variieren kann. Vorzugsweise wird jedoch mehr als 50 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 75 %, von Poren mit einem Porendurchmesser von bis zu 1000 nm gebildet. Vorzugsweise wird jedoch ein Großteil des Porenvolumens von Poren aus zwei Durchmesserbereichen gebildet. Es ist daher weiter bevorzugt, wenn mehr als 25 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 50 % des gesamten Porenvolumens von Poren gebildet wird, die in einem Durchmesserbereich von 100 nm bis 800 nm liegen und wenn mehr als 15 % des gesamten Porenvolumens, insbesondere mehr als 25 % des gesamten Porenvolumens von Poren gebildet wird, die in einem Durchmesserbereich von bis zu 10 nm liegen. Die Porenverteilung kann mittels Quecksilber-Porosimetrie bestimmt werden.In a shaped body of the organometallic framework, however, larger pores also occur whose size distribution can vary. Preferably, however, more than 50% of the total pore volume, in particular more than 75%, of pores having a pore diameter of up to 1000 nm is formed. Preferably, however, a majority of the pore volume is formed by pores of two diameter ranges. It is therefore further preferred if more than 25% of the total pore volume, in particular more than 50% of the total pore volume, is formed by pores which are in a diameter range of 100 nm to 800 nm and if more than 15% of the total pore volume, in particular more than 25% of the total pore volume is formed by pores in a diameter range of up to 10 nm. The pore distribution can be determined by means of mercury porosimetry.
Das metallorganische Gerüstmaterial kann pulverförmig bzw. als Agglomerat vorliegen. Das Gerüstmaterial kann als solches verwendet werden oder es wird in einen Form- körper umgewandelt. Demgemäß ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Formkörper, erhaltend das metallorganische Gerüstmaterial, welches geeignet ist, das Acetylen enthaltende Gas zu speichern.The organometallic framework material can be present in powder form or as an agglomerate. The framework material may be used as such or it may be placed in a mold body transformed. Accordingly, another aspect of the present invention is a molded article containing the organometallic framework suitable for storing the acetylene-containing gas.
Die Herstellung von Formkörpern aus metallorganischen Gerüstmaterialien ist beispielsweise in WO-A 03/102000 beschrieben.The production of moldings from organometallic frameworks is described for example in WO-A 03/102000.
Bevorzugte Verfahren zur Herstellung von Formkörpern sind hierbei die Verstrangung oder Tablettierung. Bei der Formkörperherstellung kann das Gerüstmaterial weitere Materialien, wie beispielsweise Binder, Gleitmittel oder andere Additive aufweisen, welche während der Herstellung hinzugesetzt werden. Ebenso ist es denkbar, dass das Gerüstmaterial weitere Bestandteile aufweist, wie zum Beispiel Absorbentien wie Aktivkohle oder dergleichen.Preferred processes for the production of moldings are extruding or tableting. In molded article production, the framework material may include other materials such as binders, lubricants, or other additives added during manufacture. It is also conceivable that the framework material has further constituents, such as absorbents such as activated carbon or the like.
Hinsichtlich der möglichen Geometrien der Formkörper existieren im Wesentlichen keine Beschränkungen. Beispielsweise sind unter anderem Pellets wie beispielsweise scheibenförmige Pellets, Pillen, Kugeln, Granulat, Extrudate wie beispielsweise Stränge, Waben, Gitter oder Hohlkörper zu nennen.There are essentially no restrictions with regard to the possible geometries of the shaped bodies. For example, pellets such as disc-shaped pellets, pills, spheres, granules, extrudates such as strands, honeycomb, mesh or hollow body may be mentioned.
Zur Herstellung dieser Formkörper sind grundsätzlich sämtliche geeigneten Verfahren möglich. Es sind insbesondere folgende Verfahrensführungen bevorzugt:In principle, all suitable processes are possible for producing these shaped bodies. In particular, the following procedures are preferred:
Kneten/Kollern des Gerüstmaterials allein oder zusammen mit mindestens einem Bindemittel und/oder mindestens einem Anteigungsmittel und/oder min- destens einer Templatverbindung unter Erhalt eines Gemisches; Verformen des erhaltenen Gemisches mittels mindestens einer geeigneten Methode wie beispielsweise Extrudieren; Optional Waschen und/oder Trocknen und/oder Calci- nieren des Extrudates; Optional Konfektionieren. - Tablettieren zusammen mit mindestens einem Bindemittel und/oder anderem Hilfsstoff.Kneading / hulling of the framework material alone or together with at least one binder and / or at least one pasting agent and / or at least one template compound to obtain a mixture; Shaping the resulting mixture by at least one suitable method such as extrusion; Optional washing and / or drying and / or calcination of the extrudate; Optional assembly. - Tabletting together with at least one binder and / or other excipient.
Aufbringen des Gerüstmaterials auf mindestens ein gegebenenfalls poröses Trägermaterial. Das erhaltene Material kann dann gemäß der vorstehend beschriebenen Methode zu einem Formkörper weiterverarbeitet werden. - Aufbringen des Gerüstmaterials auf mindestens ein gegebenenfalls poröses Substrat.Applying the framework material to at least one optionally porous support material. The material obtained can then be further processed according to the method described above to give a shaped body. - Applying the framework material on at least one optionally porous substrate.
Kneten/Kollern und Verformen kann gemäß eines jeden geeigneten Verfahrens erfolgen, wie beispielsweise in Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, Band 2, S. 313 ff. (1972) beschrieben. Beispielsweise kann das Kneten/Kollern und/oder Verformen mittels einer Kolbenpresse, Walzenpresse in Anwesenheit oder Abwesenheit mindestens eines Bindermaterials, Compoundieren, Pelletieren, Tablettieren, Extrudieren, Co-Extrudieren, Verschäumen, Verspinnen, Beschichten, Granulieren, bevorzugt Sprühgranulieren, Versprühen, Sprühtrocknen oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Methoden erfolgen.Kneading / mulling and shaping can be carried out according to any suitable method, as described, for example, in Ullmanns Enzyklopadie der Technischen Chemie, 4th edition, volume 2, p. 313 et seq. (1972). For example, the kneading / hulling and / or shaping by means of a reciprocating press, roller press in the presence or absence of at least one binder material, compounding, pelleting, tableting, extrusion, co-extruding, foaming, spinning, coating, granulation, preferably spray granulation, spraying, spray drying or a combination of two or more of these methods.
Ganz besonders bevorzugt werden Pellets und/oder Tabletten hergestellt.Most preferably, pellets and / or tablets are produced.
Das Kneten und/oder Verformen kann bei erhöhten Temperaturen wie beispielsweise im Bereich von Raumtemperatur bis 300°C und/oder bei erhöhtem Druck wie beispielsweise im Bereich von Normaldruck bis hin zu einigen hundert bar und/oder in einer Schutzgasatmosphäre wie beispielsweise in Anwesenheit mindestens eines Edelgases, Stickstoff oder einem Gemisch aus zwei oder mehr davon erfolgen.Kneading and / or molding may be carried out at elevated temperatures such as, for example, in the range of room temperature to 300 ° C and / or elevated pressure such as in the range of normal pressure up to a few hundred bar and / or in a protective gas atmosphere such as in the presence of at least one Noble gas, nitrogen or a mixture of two or more thereof.
Das Kneten und/oder Verformen wird gemäß einer weiteren Ausführungsform unter Zugabe mindestens eines Bindemittels durchgeführt, wobei als Bindemittel grundsätzlich jede chemische Verbindung eingesetzt werden kann, die die zum Kneten und/oder Verformen gewünschte Viskosität der zu verknetenden und/oder verformenden Masse gewährleistet. Demgemäß können Bindemittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl Viskositätserhöhende als auch Viskositätserniedrigende Verbindungen sein.The kneading and / or shaping is carried out according to a further embodiment with the addition of at least one binder, wherein as a binder in principle any chemical compound can be used which ensures the kneading and / or deformation desired viscosity of the kneading and / or deforming mass. Accordingly, for the purposes of the present invention, binders may be both viscosity-increasing and viscosity-reducing compounds.
Als unter anderem bevorzugte Bindemittel sind beispielsweise Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid enthaltende Binder, wie sie beispielsweise in der WO 94/29408 beschrieben sind, Siliciumdioxid, wie es beispielsweise in der EP 0 592 050 A1 beschrieben ist, Mischungen ais Siliciumdioxid und Aluminiumoxid, wie sie beispielsweise in der WO 94/13584 beschrieben sind, Tonminerale, wie sie bei- spielsweise in der JP 03-037156 A beschrieben sind, beispielsweise Montmorillonit, Kaolin, Bentonit, Halloysit, Dickit, Nacrit und Anauxit, Alkoxysilane, wie sie beispielsweise in der EP 0 102 544 B1 beschrieben sind, beispielsweise Tetraalko- xysilane wie beispielsweise Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Tetrapropoxysi- lan, Tetrabutoxysilan, oder beispielsweise Trialkoxysilane wie beispielsweise Tri- methoxysilan, Triethoxysilan, Tripropoxysilan, Tributoxysilan, Alkoxytitanate, beispielsweise Tetraalkoxytitanate wie beispielsweise Tetramethoxytitanat, Tetraethoxytitanat, Tetrapropoxytitanat, Tetrabutoxytitanat, oder beispielsweise Tri- alkoxytitanate wie beispielsweise Trimethoxytitanat, Triethoxytitanat, Tripropoxytitanat, Tributoxytitanat, Alkoxyzirkonate, beispielsweise Tetraalkoxyzirkonate wie beispielswei- se Tetramethoxyzirkonat, Tetraethoxyzirkonat, Tetrapropoxyzirkonat, Tetrabutoxyzirko- nat, oder beispielsweise Trialkoxyzirkonate wie beispielsweise Trimethoxyzirkonat, Triethoxyzirkonat, Tripropoxyzirkonat, Tributoxyzirkonat, Silikasole, amphiphile Substanzen und/oder Graphite zu nennen.Preferred binders include, for example, alumina or alumina-containing binders such as those described in WO 94/29408, silica such as described in EP 0 592 050 A1, mixtures of silica and alumina, such as those described in U.S. Pat WO 94/13584, clay minerals, as described, for example, in JP 03-037156 A, for example montmorillonite, kaolin, bentonite, halloysite, dickite, nacrit and anauxite, alkoxysilanes, as described for example in EP 0 102 544 B1, for example tetraalkoxysilanes such as, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane or, for example, trialkoxysilanes such as trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, tributoxysilane, alkoxytitanates, for example tetraalkoxytitanates such as tetramethoxytitanate, tetraethoxytitanate, tetrapropoxytitanate, tetrabutox ytitanate, or, for example, tri-alkoxy titanates such as, for example, trimethoxy titanate, triethoxy titanate, tripropoxy titanate, tributoxy titanate, alkoxy zirconates, for example tetraalkoxyzirconates such as, for example, tetramethoxyzirconate, tetraethoxyzirconate, tetrapropoxyzirconate, tetrabutoxycirccon- nat, or, for example, trialkoxyzirconates such as trimethoxyzirconate, triethoxyzirconate, tripropoxyzirconate, tributoxyzirconate, silica sols, amphiphilic substances and / or graphites.
Als viskositätssteigernde Verbindung kann beispielsweise auch, gegebenenfalls zusätzlich zu den oben genannten Verbindungen, eine organische Verbindung und/oder ein hydrophiles Polymer wie beispielsweise Cellulose oder ein CeIIu- losederivat wie beispielsweise Methylcellulose und/oder ein Polyacrylat und/oder ein Polymethacrylat und/oder ein Polyvinylalkohol und/oder ein Polyvinylpyrrolidon und/oder ein Polyisobuten und/oder ein Polytetrahydrofuran und/oder ein Polyethylen- oxid eingesetzt werden.As a viscosity-increasing compound, for example, optionally in addition to the above-mentioned compounds, an organic compound and / or a hydrophilic polymer such as cellulose or a CeIIU losederivat such as methylcellulose and / or a polyacrylate and / or a polymethacrylate and / or a polyvinyl alcohol and / or a polyvinylpyrrolidone and / or a polyisobutene and / or a polytetrahydrofuran and / or a polyethylene oxide.
Als Anteigungsmittel kann unter anderem bevorzugt Wasser oder mindestens ein Alkohol wie beispielsweise ein Monoalkohol mit 1 bis 4 C-Atomen wie beispielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, 1 -Butanol, 2-Butanol, 2-Methyl-1 -pro- panol oder 2-Methyl-2-propanol oder ein Gemisch aus Wasser und mindestens einem der genannten Alkohole oder ein mehrwertiger Alkohol wie beispielsweise ein Glykol, bevorzugt ein wassermischbarer mehrwertiger Alkohol, allein oder als Gemisch mit Wasser und/oder mindestens einem der genannten einwertigen Alkohole einge- setzt werden.As a pasting agent, inter alia, preferably water or at least one alcohol such as a monoalcohol having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1 - propanol or 2-methyl-2-propanol or a mixture of water and at least one of said alcohols or a polyhydric alcohol such as a glycol, preferably a water-miscible polyhydric alcohol, alone or in admixture with water and / or at least one of said monohydric alcohols are used.
Weitere Additive, die zum Kneten und/oder Verformen eingesetzt werden können, sind unter anderem Amine oder Aminderivate wie beispielsweise Tetraalkylammonium- Verbindungen oder Aminoalkohole und Carbonat enthaltende Verbindungen wie etwa Calciumcarbonat. Solche weiteren Additive sind etwa in der EP 0 389 041 A1 , der EP 0 200 260 A1 oder der WO 95/19222 beschrieben.Other additives that can be used for kneading and / or shaping include amines or amine derivatives such as tetraalkylammonium compounds or amino alcohols, and carbonate containing compounds such as calcium carbonate. Such further additives are described for example in EP 0 389 041 A1, EP 0 200 260 A1 or WO 95/19222.
Die Reihenfolge der Additive wie Templatverbindung, Binder, Anteigungsmittel, viskositätssteigernde Substanz beim Verformen und Kneten ist grundsätzlich nicht kritisch.The order of the additives such as template compound, binder, pasting agent, viscosity-increasing substance in the molding and kneading is basically not critical.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der gemäß Kneten und/oder Verformen erhaltene Formkörper mindestens einer Trocknung unterzogen, die im Allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von 25 bis 500°C, bevorzugt im Bereich von 50 bis 500°C und besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 350°C durch- geführt wird. Ebenso ist es möglich, im Vakuum oder unter Schutzgasatmosphäre oder durch Sprühtrocknung zu trocknen.According to a further preferred embodiment, the molding obtained according to kneading and / or molding is subjected to at least one drying, generally at a temperature in the range of 25 to 500 ° C, preferably in the range of 50 to 500 ° C and more preferably in the range of 100 to 350 ° C is performed. It is also possible to dry in vacuo or under a protective gas atmosphere or by spray drying.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird im Rahmen dieses Trocknungsvorgangs mindestens eine der als Additive zugesetzten Verbindungen zumindest teilweise aus dem Formkörper entfernt. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern eines Acetylen enthaltenden Gases enthält den Schritt des in Kontaktbringens des Acetylen enthaltenden Gases mit dem oben beschriebenen metallorganischen Gerüstmaterial. Dies kann durch für den Fach- mann bekannte Methoden erfolgen. Typischerweise erfolgt die Speicherung durch entsprechendes Durchleiten oder Aufpressen des Gases, so dass dieses adsorptiv von dem porösen metallorganischen Gerüstmaterial zum Zweck der Speicherung aufgenommen wird. Ebenso wie die Abgabe kann die Aufnahme durch entsprechende Änderung der Temperatur und/oder des Druckes erfolgen.According to a particularly preferred embodiment, as part of this drying process, at least one of the compounds added as additives is at least partially removed from the shaped body. The inventive method of storing an acetylene-containing gas includes the step of contacting the acetylene-containing gas with the organometallic framework described above. This can be done by methods known to those skilled in the art. Typically, the storage is carried out by appropriately passing or pressing on the gas so that it is adsorbed by the porous organometallic framework material for the purpose of storage. As well as the delivery, the recording can be done by appropriate change in temperature and / or pressure.
Das in Kontaktbringen des Acetylen enthaltenden Gases mit dem metallorganischen Gerüstmaterial führt zur Aufnahme des Acetylen enthaltenden Gases im metallorganischen Gerüstmaterial, so dass das Gas im Gerüstmaterial gespeichert ist.The contacting of the acetylene-containing gas with the organometallic framework material leads to the absorption of the acetylene-containing gas in the organometallic framework material, so that the gas is stored in the framework material.
Aufgrund der Tatsache, dass das metallorganische Gerüstmaterial kupferfrei ist, kann auf technisch sichere Weise das Acetylen enthaltende Gas in gespeicherter Form bereitgestellt werden.Due to the fact that the organometallic framework material is copper-free, the acetylene-containing gas can be provided in stored form in a technically secure manner.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein poröses metallor- ganisches Gerüstmaterial enthaltend mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung, wobei in dem organischen Gerüstmaterial ein Acetylen enthaltendes Gas gespeichert ist, wobei das Gerüstmaterial kupferfrei ist.Another object of the present invention is therefore a porous metallor- ganisches scaffold material containing at least one coordinated to at least one metal ion, at least bidentate organic compound, wherein in the organic framework material, an acetylene-containing gas is stored, wherein the framework material is copper-free.
Das erfindungsgemäße poröse metallorganische Gerüstmaterial unterscheidet sich daher von den oben beschriebenen Gerüstmaterialien, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Speichern eines Acetylen enthaltenden Gases eingesetzt werden, dadurch, dass die erfindungsgemäßen Gerüstmaterialien das Acetylen enthaltende Gas gespeichert haben.The porous organometallic framework according to the invention therefore differs from the above-described framework materials used in the inventive method for storing an acetylene-containing gas in that the framework materials according to the invention have stored the acetylene-containing gas.
Zu den erfindungsgemäßen metallorganischen Gerüstmaterialien kann man somit durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern eines Acetylen enthaltenden Gases gelangen.The organometallic framework materials according to the invention can thus be obtained by the process according to the invention for storing an acetylene-containing gas.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Acetylen-Gasdruckbehälter enthaltend das erfindungsgemäße mindestens eine poröse metallorganische Gerüstmaterial, dass das Acetylen enthaltende Gas in gespeicherter Form aufweist.A further subject of the present invention is an acetylene gas pressure vessel containing the inventive at least one porous organometallic framework material, which contains the acetylene-containing gas in stored form.
Der Gasdruckbehälter sollte derart ausgelegt sein, dass der maximale Befülldruck bei Raumtemperatur mindestens 10 bar (absolut) betragen kann. Typischerweise wird jedoch häufig der maximale Speicherdruck des Acetylens, also der Druck, mit dem ein Gasdruckbehälter mit Acetylen beaufschlagt wird, geringer sein. Der maximale Speicherdruck sollte hierbei mindestens 2 bar (absolut), vorzugsweise mindestens 5 bar (absolut) und insbesondere mindestens 10 bar (absolut) betragen, jedoch geringer als der maximale Befülldruck sein.The gas pressure tank should be designed so that the maximum filling pressure at room temperature can be at least 10 bar (absolute). Typically, however, the maximum storage pressure of the acetylene, ie the pressure with which a gas pressure vessel is exposed to acetylene, will often be lower. The maximum storage pressure should be at least 2 bar (absolute), preferably at least 5 bar (absolute) and in particular at least 10 bar (absolute), but less than the maximum filling pressure.
Darüber hinaus sollte eine maximale Gasdichte von mindestens 10 g Acetylen pro Liter Behältervolumen möglich sein. Mehr bevorzugt beträgt die maximale Gasdichte min- destens 15 g, weiter mehr bevorzugt mindestens 20 g, weiter mehr bevorzugt mindestens 25 g, weiter mehr bevorzugt mindestens 35 g, insbesondere mindestens 50 g pro Liter Behältervolumen.In addition, a maximum gas density of at least 10 g of acetylene per liter of container volume should be possible. More preferably, the maximum gas density is at least 15 g, more preferably at least 20 g, even more preferably at least 25 g, even more preferably at least 35 g, in particular at least 50 g per liter of container volume.
Geeignete Gasdruckbehälter sind im Stand der Technik bekannt. Die Form des Gas- druckbehälters kann an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst sein. Es sind je nach zu verwendendem Maximalbefülldruck Freiformbehälter aber auch zylindrische Behälter möglich. Typischerweise sind solche Gasdruckbehälter mit einem Einlass- und/oder Auslassventil versehen. Hierbei wird das Acetylen enthaltende Gas bis zum gewünschten Befülldruck in den Behälter gepresst. Hierzu kann ein Druckgefälle zwi- sehen einem befüllenden und dem zu befüllenden Behälter ausreichen. Typischerweise werden jedoch Kompressoren für die Befüllung verwendet. Geeignete Druckgasbehälter sind beispielsweise Druckgasflaschen oder -kessel.Suitable gas pressure vessels are known in the art. The shape of the gas pressure vessel can be adapted to the respective intended use. Depending on the maximum filling pressure to be used, free-form containers but also cylindrical containers are possible. Typically, such gas pressure vessels are provided with an inlet and / or outlet valve. Here, the acetylene-containing gas is pressed to the desired filling pressure in the container. For this purpose, a pressure gradient between see a filling and the container to be filled sufficient. Typically, however, compressors are used for filling. Suitable compressed gas containers are, for example, compressed gas cylinders or boilers.
In der Regel wird der leere Gasdruckbehälter mit dem oben beschriebenen, noch kein Acetylen enthaltendes Gas enthaltende, metallorganischen Gerüstmaterial gefüllt, bevor das Acetylen enthaltende Gas aufgepresst wird. Es kann über eine separate Öffnung des Gasdruckbehälters aufgenommen werden. Ebenso ist es möglich, die Öffnung, welche zur Aufnahme eines Ventils vorgesehen ist, zum Befüllen des metallorganischen Gerüstmaterials zu verwenden. Durch das Aufpressen des Acetylen enthal- tenden Gases wird dieses im metallorganischen Gerüstmaterial gespeichert, so dass ein erfindungsgemäßes metallorganisches Gerüstmaterial vorliegt.In general, the empty gas pressure vessel is filled with the above-described, still containing no acetylene-containing gas, organometallic framework material before the acetylene-containing gas is pressed. It can be received via a separate opening of the gas pressure tank. It is also possible to use the opening which is provided for receiving a valve, for filling the organometallic framework material. By pressing in the acetylene-containing gas, it is stored in the organometallic framework so that an organometallic framework according to the invention is present.
Ein Gasdruckbehälter kann ganz oder teilweise mit dem metallorganischen Gerüstmaterial gefüllt sein. Dieses liegt als Pulver oder Formkörperschüttung vor. Darüber hin- aus kann der erfindungsgemäße Gasdruckbehälter andere Sorbentien, Gase und/oder Lösemittel, wie Aceton, DMF, für das Acetylen enthaltende Gas oder andere Gase enthalten. Ebenso kann das metallorganische Gerüstmaterial bereits vor dem Befüllen des Gasdruckbehälters ein Lösemittel wie Aceton oder DMF enthalten. Dieses Lösemittel kann bereits durch die Herstellung des metallorganischen Gerüstmaterials vorhanden sein. Typischerweise ist in oder an dem erfindungsgemäßen Gasdruckbehälter ein Filter vorgesehen, der verhindert, dass metallorganisches Gerüstmaterial unkontrolliert aus dem Gasdruckbehälter austritt und gegebenenfalls ein vorhandenes Ventil verstopft. Darüber hinaus kann der Filter oder mindestens ein weiterer Filter dazu dienen, dass keine die Speicherfähigkeit des metallorganischen Gerüstmaterials negativ beeinflussenden Stoffe mit dem Gerüstmaterial in Kontakt kommen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Restwasser handeln, das Bestandteil des Acetylen enthaltenden Gases sein kann.A gas pressure vessel may be completely or partially filled with the organometallic framework. This is available as a powder or shaped bed. In addition, the gas pressure vessel according to the invention may contain other sorbents, gases and / or solvents, such as acetone, DMF, for the acetylene-containing gas or other gases. Likewise, the organometallic framework material may already contain a solvent such as acetone or DMF before filling the gas pressure vessel. This solvent may already be present by the preparation of the organometallic framework. Typically, a filter is provided in or on the gas pressure vessel according to the invention, which prevents organometallic framework material from escaping from the gas pressure vessel in an uncontrolled manner and optionally clogging an existing valve. In addition, the filter or at least one further filter can serve to ensure that the storage capacity of the organometallic framework material negatively influencing substances come into contact with the framework material. This may be, for example, residual water, which may be part of the acetylene-containing gas.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines metallorganischen Gerüstmaterials enthaltend mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung, wobei das Gerüstmaterial kupferfrei ist, zur Speicherung eines Acetylen enthaltenen Gases.Another object of the present invention is the use of an organometallic framework material containing at least one at least one metal ion coordinate bound, at least bidentate organic compound, wherein the framework material is copper-free, for storing an acetylene-containing gas.
Darüber hinaus ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Acetylen-Gasdruckbehälters zur Lagerung, Bereitstellen und Abgabe von Acetylen für zumindest eine technische Anwendung, die Acetylen erfordert.In addition, another object of the present invention is the use of an acetylene gas pressure vessel according to the invention for the storage, supply and delivery of acetylene for at least one technical application that requires acetylene.
Solche Anwendungen können das Brennen, das Schneiden, das Schweißen oder die chemische Umsetzung sein.Such applications may be burning, cutting, welding or chemical reaction.
Die Verbrennung des Acetylen enthaltenden Gases kann auch unter Sauerstoffarmut erfolgen, wodurch Acetylenschwarz erhalten wird, das als Filterstoff sowie bei der Herstellung von Wasser- und Ölfarben eingesetzt werden kann.The combustion of the acetylene-containing gas can also be carried out under low oxygen, whereby acetylene black is obtained, which can be used as a filter cloth and in the production of water and oil paints.
Bei der chemischen Umsetzung kann es sich um die Polymerisation des Acetylens handeln. Weitere chemische Umsetzungen bei denen das im Acetylen enthaltende Gas enthaltende Acetylen als Ausgangsstoff eingesetzt werden kann, sind die Herstellung von Vinylchlorid, Acylnitril, Chlorophen-Kautschuk, Vinylacetat, 1 ,4-Butandiol, Tetrahydrofuran (THF), Acrylsäure und deren Ester.The chemical reaction may be the polymerization of acetylene. Other chemical reactions in which the acetylene-containing acetylene containing acetylene can be used as starting material are the preparation of vinyl chloride, acyl nitrile, chlorophen rubber, vinyl acetate, 1, 4-butanediol, tetrahydrofuran (THF), acrylic acid and esters thereof.
Aufgrund der Speicherung des Acetylen enthaltenden Gases in einem porösen metall- organischen Gerüstmaterial, das kupferfrei ist, wird die Reaktionsfähigkeit des Acetylens herabgesetzt, was die erhöhten Onset-Temperaturen der DSC zeigen. Hierdurch sind die erfindungsgemäßen porösen metallorganischen Gerüstmaterialien, welche Acetylen enthalten, als Sicherheitssprengstoff geeignet. Sicherheitssprengstoffe zeichnen sich typischerweise dadurch aus, dass zu deren Zündung eine externe Energie- quelle, wie eine weitere konventionelle Zündladung, benötigt wird. Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gerüstmaterials als Sicherheitssprengstoff.Due to the storage of the acetylene-containing gas in a porous metal-organic framework which is copper-free, the reactivity of the acetylene is reduced, as shown by the elevated onset temperatures of the DSC. As a result, the porous organometallic frameworks according to the invention, which contain acetylene, are suitable as security explosive. Safety explosives are typically characterized by the fact that their ignition requires an external energy source, such as another conventional ignition charge. Therefore, another object of the present invention is the use of a framework according to the invention as a security explosive.
Dynamische Differenzkalometrie (DSC)Dynamic Differential Scalometry (DSC)
Die DSC ist eine Screening-Methode, die es erlaubt Temperaturen zu ermitteln, bei denen potenziell gefährliche exotherme Reaktionen auftreten.The DSC is a screening method that allows the detection of temperatures at which potentially hazardous exothermic reactions occur.
Hierfür müssen die Proben repräsentativ für die zu untersuchende Substanz sein.For this purpose, the samples must be representative of the substance to be examined.
Gemäß TRAS 410 (Technische Regel für Anlagensicherheit) kann man einen Stoff sicher handhaben, wenn die maximal anzunehmende Temperatur mindestens 100 K unterhalb der onset-Temperatur liegt. Von dieser Regel kann abgewichen werden, wenn ausreichende zusätzliche Informationen über zum Beispiel die Aktivierungsener- gie oder die Nachweisempfindlichkeit der benutzten DSC-Geräte vorliegen und nach sachkundiger Einschätzung berücksichtigt werden. Hält man den empfohlenen Sicherheitsabstand ein, so ist dies in etwa gleichbedeutend mit einer adiabatischen Induktionszeit von einem Tag. Im Allgemeinen reicht diese Zeit aus, um ein „Durchgehen" der Reaktion zu detektieren und Gegenmaßnahmen einzuleiten. Bei der Lagerung großer Mengen und bei gasbildenden Systemen muss der Sicherheitsabstand unter Umständen erheblich vergrößert werden.According to TRAS 410 (technical regulation for plant safety), a substance can be safely handled if the maximum temperature to be assumed is at least 100 K below the onset temperature. Deviation from this rule is possible if sufficient additional information about, for example, the activation energy or the sensitivity of the DSC devices used is available and taken into account as judged by the experts. Adhering to the recommended safety margin, this is roughly equivalent to an adiabatic induction time of one day. In general, this time is sufficient to detect a "runaway" of the reaction and initiate countermeasures, and in the case of large-scale storage and gas-forming systems, the safety margin may need to be significantly increased.
Diese einfache Regel kann nicht bei selbstbeschleunigenden Reaktionen angewendet werden. Der auf einer isothermen Stufenmessung basierende Befund, dass eine Reak- tion nicht selbstbeschleunigend ist, ist nur für Aussagen über Zeiträume in der Größenordnung eines Tages gültig. Schwach selbstbeschleunigendes Reaktionsverhalten, das bei der Lagerung über längere Zeiträume sicherheitstechnisch relevant sein kann, wird mit dieser Methode nicht erkannt.This simple rule can not be applied to self-accelerating reactions. The finding based on an isothermal step measurement that a reaction is not self-accelerating is only valid for statements on time periods of the order of one day. Weak self-accelerating reaction behavior, which may be relevant in terms of safety during storage for longer periods of time, is not recognized by this method.
Eine exotherme Reaktion mit einer Energiefreisetzung kleiner 100 J/g, was in etwa einem adiabatischen Temperaturanstieg von 50 K entspricht, stellt gemäß TRAS 410 kein sicherheitstechnisches Problem dar. Die Erfahrung zeigt, dass auch Reaktionen mit einem Energieinhalt von 200 J/g sicher gehandhabt werden können, wenn der Pro- zess in einem offenen System stattfindet oder wenn ein wirksames Entlastungssystem vorhanden ist.An exothermic reaction with an energy release of less than 100 J / g, which corresponds approximately to an adiabatic temperature increase of 50 K, according to TRAS 410 is not a safety problem. Experience shows that even reactions with an energy content of 200 J / g are handled safely if the process takes place in an open system or if there is an effective discharge system.
Bei exothermen Reaktionen mit einem Energiegehalt unter 200 J/g wird nicht auf selbstbeschleunigendes Reaktionsverhalten geprüft. Weitergehende Untersuchungen sind nach Transportrecht bei Zersetzungsenergien über 300 J/g und nach Umgangsrecht bei Zersetzungsenergien über 500 J/g erforderlich.In exothermic reactions with an energy content below 200 J / g is not tested for self-accelerating reaction behavior. Further investigations are required under transport law at decomposition energies above 300 J / g and after right of access at decomposition energies above 500 J / g.
DSC-MessungDSC measurement
Die dynamische Differenzkalometrie (DSC) ist eine thermoanalytische Methode zur Quantifizierung kalorischer Effekte. Hierbei wird die zu untersuchende Probe in einem druckdichten Tiegel (zum Beispiel V4A) einem vorgegebenen Temperaturprogramm (zum Beispiel 2,5 K/min.) unterworfen. In Abhängigkeit von der Ofentemperatur wird aus der Temperaturdifferenz zwischen der Probe und einer in definiertem thermischem Kontakt zur Probe stehenden inerten Vergleichsprobe der Wärmezufluss von bzw. zu der Probe bestimmt. Hierbei können Onset- und Peaktemperaturen bestimmt werden.Dynamic Differential Scalometry (DSC) is a thermoanalytical method for quantifying caloric effects. Here, the sample to be examined in a pressure-tight crucible (for example, V4A) a predetermined temperature program (for example, 2.5 K / min.) Subjected. Depending on the furnace temperature, the heat flow from and to the sample is determined from the temperature difference between the sample and an inert comparative sample in a defined thermal contact with the sample. Onset and peak temperatures can be determined here.
Bei der Onset-Temperatur handelt es sich um die Ofentemperatur, bei der in der Probe der Beginn einer merklichen exothermen Reaktion feststellbar ist.The onset temperature is the oven temperature at which the beginning of a noticeable exothermic reaction can be detected in the sample.
Bei der Peak-Temperatur handelt es sich um die Ofentemperatur, bei der die Auslenkung des Messsignals von der Grundlinie maximal wird.The peak temperature is the oven temperature at which the deflection of the measurement signal from the baseline becomes maximum.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele und Abbildungen näher erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung auf diese beschränkt wäre.The invention will be explained in more detail with reference to the following examples and figures, without the subject matter of the invention being limited to these.
BeispieleExamples
Beispiel 1 : DSC von Acetylen in AI-Terephthalsäure-MOFExample 1: DSC of acetylene in Al-terephthalic acid MOF
In einem Kessel werden 23,9 kg Terephthalsäure und 28,0 kg AI2(SO4)3 *18H2O in 150 kg DMF suspendiert, auf 130°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur 24 h unter Rühren belassen. Nach Abkühlen und Filtration wird mit 4 x 40 kg Methanol gewaschen. 12 kg des erhaltenen Vorprodukts werden anschließend in 200 Litern Methanol suspen- diert und 24 h bei 65°C unter Rückfluß gehalten. Weiterhin wird das abfiltrierte Produkt mehrmals mit Methanol nachgewaschen und mit einem trockenen N2-Strom trockengeblasen. Das Produkt wird abschließend in einem Muffelofen unter einer Luftatmosphäre bei 330°C 72 h kalziniert. Das Produkt weist nach Aktivierung im Hochvakuum bei 200°C für mehrere Stunden eine N2-Oberfläche von ca. 1400 m2/g (Langmuir) auf.In a kettle, 23.9 kg of terephthalic acid and 28.0 kg of Al 2 (SO 4 ) 3 * 18H 2 O are suspended in 150 kg of DMF, heated to 130 ° C and left at this temperature for 24 h with stirring. After cooling and filtration, it is washed with 4 × 40 kg of methanol. 12 kg of the preliminary product obtained are then suspended in 200 liters of methanol and refluxed at 65 ° C. for 24 h. Furthermore, the filtered product is washed several times with methanol and blown dry with a dry stream of N 2 . The product is finally calcined in a muffle furnace under an air atmosphere at 330 ° C for 72 h. The product has after activation in a high vacuum at 200 ° C for several hours an N 2 surface of about 1400 m 2 / g (Langmuir).
Die Versuchsapparatur für die DSC-Messung ist ein kommerzielles Gerät von Mettler (TA 8000). Die Prüfsubstanz wird in einen druckfesten Tiegel (300 μl) aus Hastelloy C gefüllt. Anschließend wird der Tiegel aus einer Gasflasche mit Acetylen bei einem Druck von 1 ,1 bar gefüllt. Rein rechnerisch sollte ein leerer Tiegel bei diesem Druck nur ca. 0,38 mg Acetylen fassen. Der Referenztiegel ist leer. Anschließend wird mit einer Rate von 2,5 K/min aufgeheizt.The experimental apparatus for the DSC measurement is a commercial instrument from Mettler (TA 8000). The test substance is filled into a pressure-tight crucible (300 μl) of Hastelloy C. Subsequently, the crucible is filled from a gas cylinder with acetylene at a pressure of 1, 1 bar. Purely mathematically, an empty crucible should be at this pressure take only about 0.38 mg of acetylene. The reference crucible is empty. It is then heated at a rate of 2.5 K / min.
Von dem AI-MOF werden 19,0 mg eingewogen. Die Acetylenmenge im Tiegel beträgt 0,7 mg. Es wird eine exotherme Reaktion mit einer Onset-Temperatur von 200°C (T1) beobachtet (Peak-Temperatur T2 = 302°C). Der Verlauf ist in Fig. 1 dargestellt.19.0 mg are weighed from the AI-MOF. The amount of acetylene in the crucible is 0.7 mg. An exothermic reaction is observed with an onset temperature of 200 ° C (T 1 ) (peak temperature T 2 = 302 ° C). The course is shown in FIG. 1.
Hierbei ist wie bei den weiteren Abbildungen die Energie E (mW/mg) als Funktion der Temperatur in °C aufgetragen.As in the other figures, the energy E (mW / mg) is plotted as a function of the temperature in ° C.
Vergleichsbeispiel 2: DSC von Acetylen in einen Cu-Benzoltricarbonsäure-MOF 27,8 kg wasserfreies CuSO4 werden zusammen mit 12,84 kg 1 ,3,5- Benzoltricarbonsäure in 330 kg Ethylenglykol suspendiert und mit N2 abgedeckt. Der Kessel wird auf 110°C gebracht und die Synthesemischung 12 h lang unter Rühren auf dieser Temperatur gehalten. Die Lösung wird auf 50°C abgekühlt und unter N2- Abdeckung mit einer Drucknutsche filtriert. Der Filterkuchen wird mit 4 x 50 I Methanol gewaschen und 96 h mit Stickstoff trockengeblasen.Comparative Example 2: DSC of acetylene in a Cu-benzenetricarboxylic acid MOF 27.8 kg of anhydrous CuSO 4 are suspended together with 12.84 kg of 1,3,5-benzenetricarboxylic acid in 330 kg of ethylene glycol and covered with N 2 . The kettle is brought to 110 ° C and the synthesis mixture kept at this temperature for 12 h with stirring. The solution is cooled to 50 ° C and filtered under N 2 - cover with a pressure filter. The filter cake is washed with 4 × 50 l of methanol and blown dry with nitrogen for 96 h.
Es werden 17 kg Material erhalten. Vor der Oberflächenbestimmung wird die Probe jeweils 2 h bei 1 100C evakuiert. Die N2-Oberfläche liegt bei 2096 m2/g.It will receive 17 kg of material. Before the surface determination, the sample is evacuated at 1 10 0 C for 2 h each. The N 2 surface is 2096 m 2 / g.
In dem DSC-Versuch (19,6 mg MOF und 1 ,0 mg Acetylen) werden zwei Peaks im DSC-Diagramm beobachtet.In the DSC experiment (19.6 mg MOF and 1, 0 mg acetylene) two peaks are observed in the DSC diagram.
Eine erste Reaktion findet bereits bei einer Onset-Temperatur von 95°C (T1) statt (Peak-Temperatur T2 = 139°C), eine zweite bei einer Onset-Temperatur von 170°C (T3) (Peak-Temperatur T4 = 307°C). Der Verlauf ist in Fig 2 dargestellt.A first reaction takes place already at an onset temperature of 95 ° C (T 1 ) (peak temperature T 2 = 139 ° C), a second at an onset temperature of 170 ° C (T 3 ) (peak temperature T 4 = 307 ° C). The course is shown in FIG.
Beispiel 3: DSC von Acetylen in einen Mg-2,6-Naphthalindicarbonsäure-MOFExample 3: DSC of acetylene in a Mg-2,6-naphthalenedicarboxylic acid MOF
1 1 ,0 g Mg(NO3)2 *6H2O und 6,7 g 2,6-Naphthalindicarbonsäure (NDC) werden in 137 g DEF suspendiert und 48 h bei 130°C unter Rühren zur Reaktion gebracht. Das entstehende Reaktionswasser wird mittels eines N2-Stroms über eine Destillationsbrücke ausgetragen. Das Filtrat wird 2x mit DMF und 2x mit Chloroform gewaschen und nach dem Trocknen an Luft 48 h bei 250°C in einem Muffelofen kalziniert. Der entstandene MOF weist nach Aktivierung im Hochvakuum für mehrere Stunden eine N2-Oberflläche von ca. 130 m2/g auf. In einem DSC-Versuch mit einem Mg-NDC-MOF (19,2 mg MOF und 0,4 mg Acetylen) liegt die Onset-Temperatur bei 325°C (T1) (Peak-Temperatur T2 = 386°C). Der Verlauf ist in Fig. 3 dargestellt.1, 0 g of Mg (NO 3 ) 2 * 6H 2 O and 6.7 g of 2,6-naphthalenedicarboxylic acid (NDC) are suspended in 137 g of DEF and reacted for 48 h at 130 ° C with stirring. The resulting water of reaction is discharged via a distillation bridge by means of a N 2 stream. The filtrate is washed twice with DMF and twice with chloroform and calcined after drying in air for 48 h at 250 ° C in a muffle furnace. The resulting MOF has after activation in a high vacuum for several hours an N 2 surface of about 130 m 2 / g. In a DSC experiment with a Mg-NDC-MOF (19.2 mg MOF and 0.4 mg acetylene), the onset temperature is 325 ° C (T 1 ) (peak temperature T 2 = 386 ° C). The course is shown in FIG. 3.
Beispiel 4: DSC von Acetylen in einen Zn-Terephthalsäure-MOF (MOF-5)Example 4: DSC of Acetylene in a Zn-Terephthalic Acid MOF (MOF-5)
96,7 g Zn(NOs)2MH2O und 20,8 g Terephthalsäure werden in 2825 g DEF (Wassergehalt nach K. Fischer 0,02%) suspendiert. Das Reaktionsgemisch (Gesamtwassergehalt nach K. Fischer 1 %) wird 3,5 h bei 130°C gehalten. Während der Reaktion entstehende Dämpfe werden mit einem leichten Stickstoffstrom über eine Destillationsbrücke abgetrennt. Nach dem Abkühlen wird der Feststoff abfiltriert und mit 4 x 500 ml wasserfreiem Aceton gewaschen. Der Feststoff wird zunächst bei Raumtemperatur im Stickstoffstrom 2 bis 4 Tage vorgetrocknet - die genaue Trockenzeit ist unkritisch - und anschließend im Vakuumtrockenschrank 16 h evakuiert (< 1 mbar). Der entstandene MOF-5 weist nach Aktivierung bei 200°C im Hochvakuum für mehrere Stunden einen N2-Oberflläche von ca. 2940 m2/g auf.96.7 g of Zn (NOs) 2 MH 2 O and 20.8 g of terephthalic acid are suspended in 2825 g of DEF (water content according to K. Fischer 0.02%). The reaction mixture (total water content according to K. Fischer 1%) is maintained at 130 ° C for 3.5 h. Vapors generated during the reaction are separated by a gentle stream of nitrogen via a distillation bridge. After cooling, the solid is filtered off and washed with 4 x 500 ml of anhydrous acetone. The solid is first pre-dried at room temperature in a stream of nitrogen for 2 to 4 days - the exact drying time is not critical - and then evacuated in a vacuum oven for 16 h (<1 mbar). The resulting MOF-5 has after activation at 200 ° C in a high vacuum for several hours N 2 Oberflcheche of about 2940 m 2 / g.
In einem DSC-Versuch mit dem MOF-5 (21 ,4 mg MOF und 1 ,7 mg Acetylen) liegt die Onset-Temperatur bei 235°C (T1) (Peak-Temperatur T2 = 301 °C). Der Verlauf ist in Fig. 4 dargestellt.In a DSC experiment with MOF-5 (21, 4 mg MOF and 1.7 mg acetylene) the onset temperature is 235 ° C (T 1 ) (peak temperature T 2 = 301 ° C). The course is shown in FIG. 4.
Beispiel 5: DSC von Acetylen in einen Sc-Terephthalsäure-MOF 4 g Sc(NO3)3*H2O und 4 g Terephthalsäure (BDC) werden in 350 ml DMF gelöst und 19 h bei 130°C gerührt. Der anfallende Feststoff wird abfilitriert, mit 2 x 50 ml DMF und 3 x 50 ml Methanol gewaschen 17 h im Vakuumtrockenschrank bei 200°C vorgetrock- net. Abschließend wird das Material 48 h bei 290°C im Muffelofen (100 l/h Luft) kalziniert.Example 5: DSC of acetylene in a sc-terephthalic acid MOF 4 g of Sc (NO 3) 3 * H 2 O and 4 g of terephthalic acid (BDC) are dissolved in 350 ml of DMF and stirred at 130 ° C. for 19 h. The resulting solid is filtered off, washed with 2 x 50 ml of DMF and 3 x 50 ml of methanol for 17 h pre-dried in a vacuum oven at 200 ° C. Finally, the material is calcined for 48 hours at 290 ° C in a muffle furnace (100 l / h air).
Es werden 3,51 g eines gleichmäßig aussehenden, schwach gelben Pulvers erhalten. Das Gerüstmaterial weist nach Aktivierung bei 200°C im Hochvakuum für mehrere Stunden in der Oberflächenbestimmung mit N2 68 m2/g auf (Langmuir-Auswertung).There are obtained 3.51 g of a uniform-looking, pale yellow powder. The framework material has after activation at 200 ° C in a high vacuum for several hours in the surface determination with N 2 68 m 2 / g (Langmuir evaluation).
In einem DSC-Versuch mit dem Sc-BDC-MOF (22,0 mg MOF und 1 ,3 mg Acetylen) liegt die Onset-Temperatur bei 315°C (T1) (Peak-Temperatur T2 = 4410C). Der Verlauf ist in Fig. 5 dargestellt. In a DSC experiment with the Sc-BDC MOF (22.0 mg MOF and 1, 3 mg acetylene) is the onset temperature at 315 ° C (T 1) (peak temperature T 2 = 441 0 C). The course is shown in FIG. 5.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Speichern eines Acetylen enthaltenden Gases in einem porösen metallorganischen Gerüstmaterial, wobei das metallorganische Gerüstmaterial mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung enthält, den Schritt enthaltendA method of storing an acetylene-containing gas in a porous organometallic framework, wherein the organometallic framework contains at least one at least one metal ion coordinate bound, at least bidentate organic compound containing the step
In Kontaktbringen des Acetylen enthaltenden Gases mit dem metallorganischen Gerüstmaterial,Contacting the acetylene-containing gas with the organometallic framework,
dadurch gekennzeichnet, dass das metallorganische Gerüstmaterial kupferfrei ist.characterized in that the organometallic framework material is copper-free.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Acetylen ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the gas is acetylene.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Metallion das Ion eines Metalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Magnesium, Scandium, Yttrium, ein Lanthanid, Titan, Zirkonium, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Zink, Aluminium und Indium ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one metal ion is the ion of a metal selected from the group consisting of magnesium, scandium, yttrium, a lanthanide, titanium, zirconium, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc, Aluminum and indium is.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine mindestens zweizähnige organische Verbindung von einer Di-, Tri-, oder Tetracarbonsäure ableitet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that derives at least one at least bidentate organic compound of a di-, tri- or tetracarboxylic acid.
5. Poröses metallorganisches Gerüstmaterial enthaltend mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung, wobei in dem organischen Gerüstmaterial ein Acetylen enthaltendes Gas gespeichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerüstmaterial kupferfrei ist.5. Porous organometallic framework material containing at least one coordinated to at least one metal ion, at least bidentate organic compound, wherein in the organic framework material, an acetylene-containing gas is stored, characterized in that the framework material is copper-free.
6. Acetylen-Gasdruckbehälter enthaltend mindestens ein poröses metallorganisches Gerüstmaterial nach Anspruch 5.6. acetylene gas pressure vessel containing at least one porous organometallic framework material according to claim 5.
7. Gasdruckbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der maxima- Ie Befülldruck bei Raumtemperatur mindestens 10 bar (absolut) beträgt.7. Gas pressure vessel according to claim 6, characterized in that the maximum filling pressure at room temperature is at least 10 bar (absolute).
8. Gasdruckbehälter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Gasdichte mindestens 10 g Acetylen pro Liter Behältervolumen beträgt. 8. Gas pressure vessel according to claim 6 or 7, characterized in that the maximum gas density is at least 10 g of acetylene per liter of container volume.
9. Gasdruckbehälter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser weiterhin einen Filter aufweist.9. Gas pressure vessel according to one of claims 6 to 8, characterized in that it further comprises a filter.
10. Verwendung eines metallorganischen Gerüstmaterials enthaltend mindestens eine an mindestens ein Metallion koordinativ gebundene, mindestens zweizähnige organische Verbindung, wobei das Gerüstmaterial kupferfrei ist, zur Speicherung eines Acetylen enthaltenden Gases.10. Use of an organometallic framework material containing at least one coordinatively bound to at least one metal ion, at least bidentate organic compound, wherein the framework material is copper-free, for storing an acetylene-containing gas.
1 1. Verwendung eines Acetylen-Gasdruckbehälters nach einem der Ansprüche 6 bis 9 zur Lagerung, Bereitstellung und Abgabe von Acetylen für zumindest eine technische Anwendung, die Acetylen erfordert.1 1. Use of an acetylene gas pressure vessel according to one of claims 6 to 9 for the storage, supply and delivery of acetylene for at least one technical application that requires acetylene.
12. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die technische Anwendung das Brennen, das Schneiden, das Schweißen oder die chemische12. Use according to claim 1 1, characterized in that the technical application of the burning, cutting, welding or chemical
Umsetzung ist.Implementation is.
13. Verwendung eines Gerüstmaterials nach Anspruch 5, als Sicherheitssprengstoff. 13. Use of a framework material according to claim 5, as a security explosive.
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