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3.3 SYNTHESE VON Zr50Sc12O118 69
(5.2) polymere Komplexe. Ein Merkmal der in situ Methode ist, dass sie die Bildung der
Metallkomplexe und die Bildung der in situ polymerisierten organischen Verbindungen
einschließt. Bei der zweiten Methode beobachtet man die Polymerbildung aus
Monomeren die eine Affinität zu den metallischen Ionen besitzen.
Ein repräsentatives Beispiel für (5.1) ist die „Pechini Methode“. Hier wird ein
Polymerisatharz nach der Polyveresterung mit den Metall-Komplexen umgesetzt. Dann
wird das gebildete Produkt zur Bildung des Oxids kalziniert. Die Pechini-Methode
verhindert die typischen Reaktionen der verschiedenen Metall-Ionen z.B. durch
Hydrolyse. Durch die Komplexierung der Metalle und Entstehung von Verbindungen im
Polymer wird die Mobilität des Komplexes eingeschränkt und folglich Fällungen
verringert.
Diese Idee ist die Grundlage für die Synthese von Materialen, die eine komplexe
Zusammensetzung besitzen. Ihre Homogenität sowie die Verteilung der Kationen im
System steuert die Zusammensetzung des Oxids.
In den folgenden Abschnitten werden deshalb die Grundprinzipien der Pechini, der PVA
und der Sol-Gel Methode diskutiert. Der Aufbau des Netzwerks vorgestellt und die
Netzwerkbildung für einige Systeme exemplarisch erläutert.
3.2.1. In situ polymerisierter Komplex.
Grundlage hierfür ist das Verständnis der Bildung der Metallkomplexe durch Hydratation
und der bekannten Veresterungsreaktion zwischen Citronensäure und Ethylenglykol. Die
Reaktion wird bei einer Temperatur von 120°C ausgeführt, und führt schließlich zu einem
Polyesterharz, in dem die homogene Verteilung der Metallionen gewährleistet wird.
Verschiedene Metallionen außer den einwertigen Kationen, K + und Na + bilden stabile
Chelatkomplexe mit Zitronensäure. Diese ist eine Verbindung, die drei Carboxylgruppen
und eine Alkolholgruppe besitzt. Die Eigenschaften der Zitronensäure, eine große Anzahl
von Metallionen in einer Mischung aus Ethylenglykol/Wasser aufzulösen, ist ein
wichtiges Merkmal, besonders für die Systeme in denen die Kationen wasserunlösliche
Niederschläge bilden.
Die Veresterungreaktion findet bei Temperaturen zwischen 100°C und 150°C statt (Abb.
3.1). Die erfolgt nach folgendem Mechanimus 4 [55]:
4 Der Mechanismus der säurekatalysierten Esterbildung aus Carbonsäuren und primären oder sekundären
Alkoholen lässt sich folgendermaßen deuten: Zunächst erfolgt die Addition eines Protons an das O-Atom