Phenothiazine, thiazolium and sulfonic acid functionalized hybrid materials and their applications in electronics, optics and catalysis [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Zhou Zhou

Zhou Zhou

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• Publié par: technische_universitat_kaiserslautern
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 23
• Langue: English
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Extrait

 
Phenothiazine, thiazolium and sulfonic acid 
functionalized hybrid materials and their 
applications in electronics, optics and catalysis 
 
 
Dissertation zur Erlangung 
des Doktorgrades der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) 
genehmigt vom Fachbereich Chemie 
der Technischen Universität Kaiserslautern 
(D 386) 
 
 
 
vorgelegt von 
 
Zhou Zhou 
 
 
 
Betreuer der Arbeit: Prof. Dr. W. R. Thiel 
Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 23.04.2009 
 
 
Kaiserslautern 2009  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vom Fachbereich Chemie der Technischen Universität Kaiserslautern 
am 23.04.2009 als Dissertation angenommen. 
 
 
Dekan: Prof. Dr. W. E. Trommer 
Vorsitzender der Prüfungskommission: Prof. Dr. H. Sitzmann 
1. Berichterstatter: Prof. Dr. W. R. Thiel 
2. Berichterstatter: Prof. Dr. S. Ernst 
 Die vorliegende Arbeit wurde im Fachbereich Chemie  Technischen  
Universität Kaiserslautern im Arbeitskreis von Prof. Dr. W. R. Thiel in  
der Zeit von  Februar 2006 bis Februar 2009 angefertigt.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
To my parents 
 
Abbreviations and indices 
a.u Arbitrary Units
BET Brunauer-Emmet-Teller
BJH Barrett-Joyner-Halenda
BTEB 1,4-bis(triethoxysilyl)benzene
CP MAS Cross Polarization Magic Angle Spinning
CT Charge Transfer
CTAB Cetyltrimethylammonium bromide
CV Cyclic Voltammetery
DFT Density Functional Theory
EPR Electron Paramagnetic Resonance
EtOH Ethanol
EtOAc Ethylacetate
FID Flame Ionisation Detector
FT-IR Fourier Transform Infrared Spectroscopy
GC Gas Chromatography
LCT Liquid Crystal Template
MCM Mobil Crystalline Material
Me Methyl
MeCN Acetonitrile
NMR Nuclear Magnetic Resonance
OTAB Octadecyltrimethylammonium bromide
PMO Periodic Mesoporous Organosilica
SBA Santa Barbara Amorphous SEM Scanning Electron Microscopy
TEM Transmission Electron Microscopy
TEOS Tetraethyl Orthosilicate
TG-DTG Thermogravimetric and Differential Thermogravimetric Analysis
THF Tetrahydrofuran
UV-Vis Ultraviolet Visible
XRD X-ray diffraction

 

Contents

Contents 
Chapter 1. Introduction...........................................................................................................................1
1.1 Mesoporous materials ..................................................................................................................1
1.1.1 General introduction into the background............................................................................1
1.1.2 Periodic mesoporous silicas: synthesis and mechanisms......................................................2
1.2 Hybrid mesoporous materials.....................................................................................................10
1.2.1 General introduction into hybrid materials.........................................................................10
1.2.2 Synthesis of mesoporous hybrid materials..........................................................................11
1.2.3 Application of mesoporous hybrid materials.......................................................................14
1.3 Phenothiazine and its derivatives...............................................................................................15
1.3.1 Properties of the phenothiazine molecule...........................................................................15
1.3.2 Phenothiazine derived organic materials.............................................................................17
1.3.3  modified inorganic materials .......................................................................19
1.4 Thiazolium salts as organo‐catalysts and their heterogenization...............................................21
1.5 Sulfonic acid functionalized mesoporous materials as catalysts................................................24
1.6 Motivation...................................................................................................................................26
1.6.1 The motivation for phenothiazine functionalized hybrid materials....................................26
1.6.2 The motivation for thiazolium salts and sulfonic acid functionalized hybrid materials......27
Chapter 2. Phenothiazine functionalized hybrid materials...................................................................28
2.1 Synthesis and characterization of carbamate‐linked (oligo)phenothiazines in mesoporous silica 
materials by the post grafting method.............................................................................................28
State of the art..............................................................................................................................28
2.1.1 Synthesis of mesoporous hybrid materials..........................................................................28
2.1.2 Structural properties of the hybrid materials......................................................................32
2.1.3 Characterization of the organic component in the hybrid materials...................................37
2.1.4 Photophysical properties .....................................................................................................42
2.2 Synthesis and characterization of urea‐linked (oligo)phenothiazines in mesoporous silica 
materials obtained by an in‐situ one pot method............................................................................51


Contents

State of the art..............................................................................................................................51
2.2.1 Synthesis of the phenothiazine building blocks...................................................................52
2.2.2 Synthesis of the hybrid mesoporous materials....................................................................54
2.2.3 Structural properties of the hybrid materials......................................................................55
2.2.4 Hybrid material properties...................................................................................................81
2.2.6 Electronic and optical properties of the hybrid materials and the associated oxidized 
materials........................................................................................................................................97
2.3 Synthesis and characterization of triazole‐linked (oligo)phenothiazines in mesoporous silica 
materials obtained by an in‐situ one pot method..........................................................................121
State of the art............................................................................................................................ 121
2.3.1 Synthesis of hybrid mesoporous materials........................................................................122
2.3.2 Structural properties of the mesoporous materials...........................................................123
2.3.3 Spectroscopic properties of the hybrid materials..............................................................137
2.3.4 Optical properties of the hybrid materials and the associated oxidized materials...........145
Chapter 3. Hybrid mesop