Thesis - RWTH Aachen University

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2. 2 Darstellung
2. 2. 1 Allgemeine Vorgehensweise
2 Synthese und Struktur Al-organisch reduzierter Kolloide
Zur Herstellung aluminiumorganisch stabilisierter Übergangsmetallpartikel haben
Bönnemann, Brijoux und Brinkmann 1998 erstmals eine generelle Arbeitsvorschrift
entwickelt [6], die in der Folge von Endruschat [7 a,b] und Waldöfner [8] wie folgt weiter
entwickelt wurde:
Die Übergangsmetallsalze (i.d.R. Metall-Acetylacetonate) werden unter Argon durch
intensives Rühren in Toluol gelöst. Anschließend wird Trimethylaluminium im gewünschten
Molverhältnis (i.d.R. 1 : 4 bis 1:6) in toluolischer Lösung innerhalb von 4 Stunden bei 60°C
zugetropft. Die Farbe der Acetylacetonate geht sofort in schwarz über. Nach 72 h
Reaktionszeit (nach Abklingen der Gasentwicklung) wird über eine P4-Glasfilterfritte filtriert,
um ausgefallenes Metallpulver zu entfernen. Danach werden alle flüchtigen Bestandteile bei
60°C und 0,1 Pa entfernt. Das erhaltene Kolloidpulver ist in Toluol oder THF voll
redispergierbar. Im Falle des Platins betrug der Edelmetallgehalt reproduzierbar 40 - 48 Gew.-
%, der Aluminiumgehalt lag bei 14 - 15 Gew.-% und die Partikelgröße lt. TEM betrug 1,1 bis
1,2 nm ±0,4nm.
Diese Grundvorschrift habe ich wie folgt modifiziert:
1. wurde die sich langsam schwarz färbende Reaktionslösung bei 60 °C nur ca. 16 h gerührt.
2. Auf den Filtrationsschritt wurde verzichtet; die flüchtigen Bestandteile der Mischung habe
ich bei maximal 60°C und 0,1 Pa unmittelbar abgezogen.
3. Dabei verblieb ein pulverförmiger Rückstand bestehend aus metallischen Partikeln und -
vermutlich - Al(me) X (acac) Y sowie Lösungsmittelresten. Die Bedingungen des letzten
Aufarbeitungsschritts sind sehr kritisch für die Qualität des resultierenden Produkts: Wird bei
zu hoher Temperatur „getrocknet“, erhält man ein unlösliches Metallpulver. Ferner muss das
Produkt mit einem Rest an Lösungsmittel isoliert werden, denn die nach meiner
Ausführungsvariante erhaltenen Kolloide erwiesen sich nach vollständiger Entfernung des
Lösungsmittels als nur für sehr kurze Zeit in Toluol oder THF redispergierbar -, wenn
überhaupt.
4. Das so gewonnene, lösungsmittelhaltige Kolloid bleibt ca. 10 Tage redispergierbar altert
jedoch. Der unter 3. beschriebene "Trockungsrückstand" wird in Toluol
redispergiert.Ungefähr 1/2 - 1 h nach dem Redispergieren beginnt bereits langsam ein nicht
mehr auflösbarer Metall(?)-Niederschlag auszufallen.
2. 2. 2 Dargestellte Kolloide
Pt/Al(me) 3 - und PtRu/Al(me) 3 -Kolloide:
Nach dieser auf der Basis von [7, 8] modifizierten Herstellungsvorschrift wurde sowohl ein
Pt/Al(me) 3 - (MTL-MA-057-01) als auch ein bimetallisches PtRu/Al(me) 3 -Kolloid (041-01,
043-01, 084-01) hergestellt.
Wie bereits in [12, 7b] angegeben, betrugen die Partikelgrößen der Metallpartikel 1,1-1,2 nm.
In Abbildung 2. 1a ist die HRTEM-Aufnahme und in Abbildung 2. 1b die
Partikelgrößenverteilung eines Pt/Al(me) 3 -Kolloids zu sehen. In dem Fenster in Abbildung 2.