Licht-gesteuerte Reaktionen
Klassische photokatalytische Polymere: steuerbare Photokatalysatoren
Sonnenlicht ist eine erneuerbare, reichlich vorhandene Energiequelle, die zur Förderung chemischer Reaktionen genutzt werden kann. Die Nutzung dieser Energiequelle wird zunehmend als sauberere und umweltfreundlichere Alternative zur thermischen Energie angestrebt. Das Aufkommen photokatalytischer Materialien hat diesen Wandel begünstigt. Diese Materialien ahmen natürliche Prozesse wie die Photosynthese nach und nutzen die Sonnenenergie, um chemische Reaktionen in Gang zu setzen. Viele molekulare anorganische Komplexe auf der Basis von Übergangsmetallen oder organische Farbstoffverbindungen, die im sichtbaren Spektrum stark absorbieren, wurden intensiv untersucht, um Sonnenenergie zu nutzen und organische photochemische Reaktionen zu katalysieren. Diese homogenen Systeme weisen jedoch einige Nachteile auf, wie hohe Kosten, Toxizität dieser seltenen Metalle, begrenzte Verfügbarkeit und Reinigungsschritte nach der Reaktion zur Entfernung des Katalysators. Die oben genannten Nachteile haben Materialwissenschaftler dazu veranlasst, die Entwicklung von abstimmbaren, wiederverwendbaren und übergangsmetallfreien Photokatalysatoren für die organische Synthese weiter zu verfolgen.
Kürzlich wurde über die Kombination von organischen Farbstoffen, Übergangsmetall-basierten und kleinen konjugierten organischen Photokatalysatoren mit der klassischen Polymerchemie berichtet, um photokatalytische klassische Polymere herzustellen. Klassische Polymere können durch eine Reihe von Polymerisationstechniken gebildet werden, darunter freie Radikale, kontrollierte Radikale und Ringöffnungspolymerisation. Diese Polymere sind kostengünstig und können so gestaltet werden, dass sie ein breites Spektrum an physikalischen Eigenschaften aufweisen. Durch die Kombination klassischer Polymere mit photoaktiven Monomeren entsteht ein Hybridmaterial, das leicht rückgewinnbar ist und die Stabilität der photoaktiven Spezies erhöhen kann. Darüber hinaus kann die Polymermatrix verwendet werden, um die inhärenten Löslichkeitsprobleme von photokatalytischem Material zu überwinden. Mit diesem Ansatz können auch auslösbare Materialien hergestellt werden, die durch einen externen Auslöser gesteuert werden können.
Ziel unserer Forschungsgruppe ist es, photokatalytische Polymere zu entwickeln, die für spezifische Anwendungen eingesetzt werden können. Wir sind daran interessiert, die Abstimmbarkeit dieser neuen Materialklasse zu nutzen, um neue, leicht rückgewinnbare heterogene Photokatalysatoren für die Produktion hochwertiger Verbindungen herzustellen. Darüber hinaus sind wir an der Herstellung selektiver photokatalytischer Materialien interessiert, die zwischen Reagenzien unterscheiden können, um selektiv ein gewünschtes Produkt herzustellen. Dabei können die physikalischen Eigenschaften des polymeren Materials so manipuliert werden, dass bestimmte Reaktionen gefördert werden. Unsere Forschungsgruppe ist auch an der Verwendung klassischer Polymer-Photokatalysatoren für therapeutische Anwendungen interessiert, wobei Polymere für die photodynamische Therapie und auch für die biorthogonale Prodrug-Aktivierung usw. entwickelt werden können.
