Studies on the catalysis by sulfated mixed oxides of tin with some rare earth elements

A comparative study of acid-base properties and catalytic activity of Sn-La and Sn-Sm mixed oxides and their corresponding sulfate modified analogues are reported in this thesis. The catalytic activity and product selectivity in the decomposition of alcohols are correlated with the acid-base and redox properties of the catalyst systems under study The effect of catalyst preparation, pretreatment and various reaction parameters on the catalytic activity of sulfate modified oxides is investigated in the oxidative dehydrogenation reactions The experimental conditions are optimised to synthesise industrially important organic chemicals viz. 2,6 xylenol, o-cresol, N-methylanilne and N,N-dimethylaniline employing the mixed oxide systems. The effect of sulfate treatment on the catalytic activity of these systems in the alkylation reactions of phenol, anisole and aniline is also investigated and the merits and demerits of sulfate treatment are highlighted.

Studies on the optical band gap and cluster size of the polyaniline thin films irradiated with swift heavy Si ions

Polyaniline thin films prepared by RF plasma polymerisation were irradiated with 92MeV Si ions for various fluences of 1 1011, 1 1012 and 1 1013 ions/cm2. FTIR and UV–vis–NIR measurements were carried out on the pristine and Si ion irradiated polyaniline thin films for structural evaluation and optical band gap determination. The effect of swift heavy ions on the structural and optical properties of plasma-polymerised aniline thin film is investigated. Their properties are compared with that of the pristine sample. The FTIR spectrum indicates that the structure of the irradiated sample is altered. The optical studies show that the band gap of irradiated thin film has been considerably modified. This has been attributed to the rearrangement in the ring structure and the formation of CRC terminals. This results in extended conjugated structure causing reduction in optical band gap

Mikrostrukturierte Sensoren für die pH-Wert-Bestimung auf Basis von dünnen, intrinisch leitfähigen Polyanilinschichten

Der pH-Wert stellt in der Chemie, Physik, Biologie, Pharmazie und Medizin eine wichtige Meßgröße dar, da eine Vielzahl von Reaktionen durch den pH-Wert bestimmt wird. In der Regel werden zur pH-Wert-Messung Glaselektroden eingesetzt. Hierbei konnte der pH-sensitive Bereich zwar bis auf einige Mikrometer reduziert werden, aber die Gesamtab-messungen betragen immer noch 15-20 cm. Mit der Einführung miniaturisierter Reaktionsgefäße ist daher der Bedarf an miniaturisierten Sensoren enorm gestiegen. Um in solchen Gefäßen Reaktionsparameter wie z. B. den pH-Wert zu kontrollieren, müssen die Gesamtabmessungen der Sensoren verringert werden. Dies lässt sich mit Hilfe der Mikrostrukturtechnik von Silizium realisieren. Hiermit lassen sich Strukturen und ganze Systeme bis in den Nanometerbereich herstellen. Basierend auf Silizium und Gold als Elektrodenmaterial wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene Interdigitalstrukturen hergestellt. Um diese Strukturen zur pH-Wert-Messungen einsetzen zu können, müssen sie mit einer pH-sensitiven Schicht versehen werden. Hierbei wurde Polyanilin, ein intrinsisch leitendes Polymer, aufgrund seine pH-abhängigen elektrischen und optischen Verhaltens eingesetzt. Die Beschichtung dieser Sensoren mit Polyanilin erfolgte vorwiegend elektrochemisch mit Hilfe der Zyklovoltammetrie. Neben der Herstellung reiner Polyanilinfilme wurden auch Kopolymerisationen von Anilin und seinen entsprechenden Aminobenzoesäure- bzw. Aminobenzensulfonsäurederivaten durchgeführt. Ergebnisse dazu werden vorgestellt und diskutiert. Zur Charakterisierung der resultierenden Polyanilin- und Kopolymerfilme auf den Inter-digitalstrukturen wurden mit Hilfe der ATR-FT-IR-Spektroskopie Spektren aufgenommen, die gezeigt und diskutiert werden. Eine elektrochemische Charakterisierung der Polymere erfolgte mittels der Zyklovoltammetrie. Die mit Polyanilin bzw. seinen Kopolymeren beschichteten Sensoren wurden dann für Widerstandsmessungen an den Polymerfilmen in wässrigen Medien eingesetzt. Polyanilin zeigt lediglich eine pH-Sensitivität in einem pH-Bereich von pH 2 bis pH 4. Durch den Einsatz der Kopolymere konnte dieser pH-sensitive Bereich jedoch bis zu einem pH-Wert von 10 ausgeweitet werden. Zur weiteren Miniaturisierung der Sensoren wurde das Konzept der interdigitalen Elektroden-paare auf Cantilever übertragen. Die pH-sensitive Zone konnte dabei auf 500 µm2 bei einer Gesamtlänge des Sensors (Halter mit integriertem Cantilever) von 4 mm reduziert werden. Neben den elektrischen pH-abhängigen Eigenschaften können auch die optischen Eigen-schaften des Polyanilins zur pH-Detektion herangezogen werden. Diese wurden zunächst mit Hilfe der UV-VIS-Spektroskopie untersucht. Die erhaltenen Spektren werden gezeigt und kurz diskutiert. Mit Hilfe eines Raster-Sonden-Mikroskops (a-SNOM, Firma WITec) wurden Reflexionsmessungen an Polyanilinschichten durchgeführt. Zur weiteren Miniaturisierung wurden Siliziumdioxidhohlpyramiden (Basisfläche 400 µm2) mit Spitzenöffnungen in einem Bereich von 50-150 nm mit Polyanilin beschichtet. Auch hier sollten die optischen Eigenschaften des Polyanilins zur pH-Wert-Sensorik ausgenutzt werden. Es werden erste Messungen an diesen Strukturen in Transmission diskutiert.

Spezifität der quantitativen Resistenz von Blättern und Früchten der Tomate (Lycopersicon ssp. L.) gegenüber Phytophthora infestans (Mont.) de Bary.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen Beitrag zur Resistenzforschung bei Tomaten gegenüber P. infestans zu leisten, um erste Grundlagen für eine mögliche Züchtungsstrategie auf Basis unterschiedlicher quantitativer Resistenzen zu erarbeiten. Hierzu wurde untersucht, inwieweit unterschiedliche qualitative und quantitative Resistenzen bei Tomatenblättern und -früchten vorliegen, und ob hierfür verantwortliche Mechanismen identifiziert werden können. Zudem wurde untersucht, ob isolatspezifische quantitative Resistenzen identifiziert werden können. Zu diesem Zweck wurde mit einer erweiterten Clusteranalyse, basierend auf einer modifizierten Sanghvi-T2 Distanz, ein statistisches Verfahren entwickelt, welches die Identifikation von quantitativen, isolatspezifischen Resistenzen unter der Berücksichtigung der Variabilität ermöglicht. Des weiteren wurde geprüft, inwieweit zwischen den Resistenzausprägungen auf dem Blatt und den Resistenzausprägungen auf der Frucht ein Zusammenhang besteht und inwieweit die im Labor beobachteten Resistenzen unter Freilandbedingungen eine Rolle spielen. Im Labortest wurde die qualitative und quantitative Blattresistenz von 109 Akzessionen aus elf Lycopersicon und Solanum Arten gegenüber zwölf unterschiedlich aggressiven und teilweise auch unterschiedlich virulenten P. infestans Isolaten untersucht (Kap. 3). Die Früchte von 38 Tomatensorten wurden auf ihre Resistenz gegenüber drei P. infestans Isolaten geprüft. Zusätzlich wurde der Einfluss der Fruchtnachreife auf die Resistenzeigenschaften der Tomatenfrüchte gegenüber P. infestans analysiert (Kap. 4). Insgesamt 40 Sorten wurden auch unter Feldbedingungen auf Blatt- und Fruchtbefall untersucht (Kap. 5). Die frühen Stadien der Infektion von Tomatenblättern mit P. infestans Sporangien wurden mikroskopisch bei acht Tomatensorten mit unterschiedlichen quantitativen Reaktionsprofilen und drei Isolaten untersucht (Kap. 6). Hierzu wurden die Entwicklungsstadien von P. infestans Sporangien nach 24h, 48h und 60h nach der Inokulation auf und im Blatt mit der Calcofluor und der KOH - Anilin Blau Färbung sichtbar gemacht. Das Auftreten und die Lokalisation von H2O2 im Blatt nach 48h und 60h nach der Inokulation in Reaktion auf die Infektion wurde mithilfe einer DAB (3,3′ - Diaminobenzidine) Färbung untersucht. Es wurden einige, z.T. auch wahrscheinlich neue, qualitative Blattresistenzen gegenüber P. infestans gefunden, jedoch war keine der 109 Akzessionen vollständig resistent gegenüber allen Isolaten. Für die quantitative Resistenz von Blättern lagen in vielen Fällen isolatspezifische Unterschiede vor. Die Sorte x Isolat Interaktionen konnten mit Hilfe der erweiterten Clusteranalyse erfolgreich analysiert werden und die Akzessionen in Gruppen mit unterschiedlichen quantitativen Resistenzprofilen bzgl. der Interaktion mit den Isolaten und des Resistenzniveaus eingeteilt werden. Für die Fruchtresistenz konnten keine qualitativen Resistenzen gegenüber den drei getesteten Isolaten gefunden werden. Im Gegensatz dazu unterschieden sich die Tomatensorten in ihrer quantitativen Resistenz und Sorten und Isolate interagierten signifikant. Auch für die Fruchtresistenz konnten Gruppen mit unterschiedlichen quantitativen Reaktionsprofilen gebildet werden. Insgesamt nimmt die Anfälligkeit von Tomatenfrüchten mit zunehmender Reife kontinuierlich und signifikant ab. Unter Laborbedingungen korrelierten nur die Sporulationskapazität der Früchte und der prozentuale Blattbefall. Im Feldversuch über zwei Jahre und mit bis zu 40 Tomatensorten war der Zusammenhang hoch signifikant, jedoch asymptotisch, d.h. bereits bei sehr geringem Blattbefall war der Fruchtbefall sehr hoch. Bei den Tomatenherkünften, die sowohl im Labor als auch im Feld auf ihre Anfälligkeit getestet wurden, erschienen die Blattanfälligkeiten ähnlich, während kein klarer Zusammenhang zwischen der Fruchtanfälligkeit im Feld und im Labor bestand. Die Entwicklung von P. infestans auf der Blattoberfläche war unabhängig von der Sorte. Sowohl beim Eindringen und der Etablierung von P. infestans ins Blatt als auch bei der damit verbunden H2O2 Aktivität im Wirt wurden deutliche isolat- und sortenspezifische Effekte gefunden, die aber nur zum Teil mit den quantitativen Unterschieden der Blattresistenz korrespondierten. Sorten, die bei hoher Resistenz unterschiedliche Reaktionsprofile aufweisen, sind grundsätzlich interessante Kreuzungspartner, um die quantitative Resistenz gegenüber P. infestans zu verbessern. Hier sind vor allem Sorten, die sich auch in ihrer H2O2 Aktivität unterscheiden von Interesse.

Synthesis of hyperbranched poly(aryl amine)s via a carbene insertion approach

A novel diazirine functionalised aniline derivative, 3-(3-aminophenyl)-3-methyldiazirine 1, was prepared and employed as an AB(2)-type monomer in the synthesis of hyperbranched polymers; thus providing the first instance in which polyamines have been prepared via carbene insertion polymerisation. Photolysis of the monomer 1 in bulk and in solution resulted in the formation of hyperbranched poly(aryl amine)s with degrees of polymerisation (DP) varying from 9 to 26 as determined by gel permeation chromatography (GPC). In solution, an increase in the initial monomer concentration was generally found to result in a decrease in the molecular weight characteristics of the resulting poly(aryl amine) s. Subsequent thermal treatment of the poly(aryl amine) s caused a further increase in the DP values up to a maximum of 31. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopic analysis revealed that the increase in molecular weight upon thermal treatment resulted from hydroamination of styrenic species formed in the initial photopolymerisation or activation of diazirine moieties.

Palladium(II) and platinum(II) complexes with tridentate iminophosphine ligands; synthesis and structural studies

The previously synthesised Schiff-base ligands 2-(2-Ph2PC6H4N = CH) - R' - C6H3OH (R' = 3-OCH3, HL1; 5-OCH3, HL2; 5-Br, HL3; 5-Cl, HL4) were prepared by a faster, more efficient route involving a microwave assisted co-condensation of 2-(diphenylphosphino) aniline with the appropriate substituted salicylaldehyde. HL1-4 react directly with (MCl2)-Cl-II (M = Pd, Pt) or (PtI2)-I-II(cod) affording neutral square-planar complexes of general formula [(MCl)-Cl-II(eta(3)-L1-4)] (M = Pd, Pt, 1 - 8) and [(PtI)-I-II(eta(3)-L1-4)] (M = Pd, Pt, 9 - 12). Reaction of complexes 1 - 4 with the triarylphosphines PR3 (R = Ph, p-tolyl) gave the novel ionic complexes [Pd-II(PR3)(eta(3)- L1-4)] ClO4 (13 - 20). Substituted platinum complexes of the type [Pt-II(PR3)(eta(3)- L1-4)] ClO4 (R = P(CH2CH2CN)(3) 21 - 24) and [Pt-II( P(p-tolyl)(3))(eta(3)-L-3,L-4)] ClO4 ( 25 and 26) were synthesised from the appropriate [(PtCl)-Cl-II(eta(3)-L1-4)] complex (5 - 8) and PR3. The complexes are characterised by microanalytical and spectroscopic techniques. The crystal structures of 3, 6, 10, 15, 20 and 26 were determined and revealed the metal to be in a square-planar four-coordinate environment containing a planar tridentate ligand with an O, N, P donor set together with one further atom which is trans to the central nitrogen atom.

Syntheses, spectroelectrochemical studies, and molecular and electronic structures of ferrocenyl ene-diynes

The readily available complex 1,1-dibromo-2-ferrocenylethylene provides a convenient entry point for the preparation of a wide range of cross-conjugated 1,1-bis(alkynyl)-2-ferrocenylethenes through simple Pd(0)/Cu(I)-mediated cross-coupling reactions with 1-alkynes. The ferrocene moiety in compounds of the general form FcCHC(CCR)2 is essentially electronically isolated from the cross-conjugated π system, as evidenced by IR and UV−vis spectroelectrochemical experiments and quantum chemical calculations. In contrast to the other examples which give stable ferrocenium derivatives upon electrochemical oxidation, the aniline derivatives [FcCHC(CCC6H4NH2-4)2]+ and [FcCHC(CCC6H4NMe2-4)2]+ proved to be unstable on the time scale of the spectroelectrochemical experiments, leading to passivation of the electrode surface over time. There is no significant thermodynamic stabilization of the radical anion [FcCHC(CCC6H4NO2-4)2]− relative to the neutral and dianionic analogues, although the dianion [FcCHC(CCC6H4NO2- 4)2]2− could be studied as a relatively chemically stable species and is well described in terms of two linked nitrophenyl radicals. The capacity to introduce a relatively isolated point charge at the periphery of the cross-conjugated π system appears to make these complexes useful templates for the construction of electrochemically gated quantum interference transistors.

Structure of polyaniline formed in different inorganic porous materials: A spectroscopic study

In this work, the electronic and structural characterization of polyaniline (PANI) formed in cavities of zeolites Y (ZY) and Mordenite (MOR) and montmorillonite (MMT) clay having Cu(II) as oxidant agent are presented. The formation of PANI and its structure is analyzed by Resonance Raman, UV-Vis-NIR, FT-IR and N K XANES techniques. In all cases the structure of PANT formed is different from the ""free"" polymer. The presence of azo bonds linked to phenazine-like rings are observed only for PANI-MMT composites, independent of the kind of oxidant agent employed in the synthesis. The presence of Cu(II) ions leads to the formation of Phenosafranine-like rings. The presence of these phenazine-like rings in the structure of confined PANT chains can also contribute to the enhancement of the thermal stability observed for all composites. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Structural and vibrational characterization of polyaniline nanofibers prepared from interfacial polymerization

This work deals with the structural and vibrational characterization of PANI nanofibers prepared through interfacial polymerization using different concentrations of HCl aqueous solution. The results were compared to those obtained by PANI prepared through the conventional route. X-ray diffraction and small-angle X-ray scattering techniques showed that high concentrations of HCl solutions used in the preparation of the PANI nanofibers reduce their crystallinity. The increase of regions with granular morphology was also observed in the scanning electron microscopy images. The changes in the resonance Raman spectra from 200 to 500 cm(-1), FTIR spectra, and the EPR data of the PANI nanofibers reveal an increase in the torsion angles of C-ring-N-C-ring segments owing the formation of bipolarons in the PANI backbone higher than the PANI samples prepared by conventional route.

Studies on the resonance Raman spectra of polyaniline obtained with near-IR excitation

The effects of near-IR (NIR) laser power over the Raman spectra of poly(aniline) emeraldine salt (PANIES) and base (PANI-EB) were investigated. The reasons for the existence of several bands from 1324 to 1500 cm-1 in the Raman spectra of poly(aniline) obtained at NIR region were also studied. The bands from 1324 to 1375 cm-` were associated to vC-N of polarons with different conjugation lengths and the bands from 1450 to 1500 cm-1 in Raman spectra of PANI emeraldine and pernigraniline base forms were correlated to vC=N modes associated with quinoid units having different conjugation lengths. The increase of laser power at 1064.0 run causes the deprotonation of PANI-ES and the formation of cross-linking segments having phenazine and/or oxazine rings. For PANI-EB only a small spectral change is observed when the laser power is increased, owing to the low absorption of this form in the NIR region. Copyright (c) 2007 John Wiley & Sons, Ltd.

Polyaniline/layered zirconium phosphate nanocomposites: Secondary-like doped polyaniline obtained by the layer-by-layer technique

In the present work, nanocomposites of polyaniline (PANI) and layered alpha-Zr(HPO4)(2).H2O (alpha-ZrP) were prepared using two different approaches: (i) the in situ aniline polymerization in the presence of the layered inorganic material and (ii) the layer-by-layer (LBL) assembly using an aqueous solution of the polycation emeraldine salt (ES-PANI) and a dispersion of exfoliated negative slabs of alpha-ZrP. These materials were characterized spectroscopically using mainly resonance Raman scattering at four exciting radiations and electronic absorption in the UV-VIS-NIR region. Structural and textural characterizations were carried out using powder X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The polymer obtained by the in situ aniline polymerization is located primarily in the external surface of the inorganic material although aniline monomers were intercalated between alpha-ZrP interlayer regions before oxidative polymerization. Through resonance Raman spectroscopy, it was observed that the formed polymer has semiquinone units (ES-PANI) and also azo bonds (-N = N-), showing that this method results in a polymer with a different structure from the usual ""head-to-tail"" ES-PANI. The LBL assembly of pre-formed ES-PANI and exfoliated alpha-ZrP particles produces homogeneous films with reproducible deposition from layer to layer, up to 20 bilayers. Resonance Raman (lambda(0) = 632.8 nm) spectrum of PANI/ZrP LBL film shows an enhancement in the intensity of the polaronic band at 1333 cm(-1) (nu C-N center dot+) and the decrease of the band intensity at 1485 cm(-1) compared to bulk ES-PANI. Its UV-VIS-NIR spectrum presents an absorption tail in the NIR region assigned to delocalized free charge carrier. These spectroscopic features are characteristic of highly conductive secondary doped PANI suggesting that polymeric chains in PANI/ZrP LBL film have a more extended conformation than in bulk ES-PANI.

Polymeric electro-mechanic devices applied to antibiotic-controlled release

Polymeric electroactive blends formed by electropolymerized aniline inside a non-conductive polyacrylamide porous matrix were already shown as suitable materials for the electrocontrolled release of model compounds like safranin. In this paper the intermolecular interactions between the two components of the blend are put in evidence by Raman spectroscopy measurements. Also, in situ optical microscopy was used to follow changes occurring in the polyaniline/polyacrylamide blend during pyrocathecol violet release tests. These two sets of experiments show the possibility of controlling electrochemically the release of both, safranin (a cation) and pyrocathecol violet (an anion) and allow to infer a release mechanism based on the electromechanical properties of the blends explaining the dependence of the release kinetics on the applied potential. Tetracycline release curves for different potentials and pHs are shown and the obtained profiles are in agreement with those expected for a device acting as an electrochemically driven pump due to the artificial muscle properties of the conducting phase of the blends. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spectroscopic investigation of conjugated polymers derived from nitroanilines

For the first time, the resonance Raman spectroscopy was used to characterize polymers derived from meta- and para-nitroanilines. In order to improve the polymer structure analysis, other techniques were also used such as FTIR, UV-vis, XRD, XPS, EPR and N K-XANES. The insertion of strong electron-withdrawing groups (NO2) in polyaniline (PANI)-like backbone causes drastic changes in the lower energy charge transfer states, related to the polymer effective conjugation length. The resonance Raman data show that the NO2 moiety has a minor contribution on the CT state in poly(meta-nitroaniline), PMN, while in the poly(para-nitroaniline), PPN, the quinoid structure induced by para-substitution increases the charge density of NO2 groups, causing a more localized chromophore. The characterization of the imine nitrogen and of the protonated segments was done by XPS, N K-XANES and EPR spectroscopies and the lower polymerization degree of PPN, in comparison to PMN, is confirmed by XRD and TG data. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spectroscopic characterization of the structural changes of polyaniline nanofibers after heating

The thermal behavior of PANI nanofibers doped with beta-naphthalenesulfonic acid (beta-NSA) was investigated and their morphological and structural changes after heating were monitored by SEM, XRD and Raman techniques, respectively. By using electron-scanning microscopy it is possible to verify that the nanofiber morphology is stable and no polymer degradation is observed in thermogravimetric (TG) data up to 200 degrees C. Nevertheless, the heating promotes the formation of cross-linking structures (phenazine and/or oxazine-like rings), that is clearly demonstrated by the presence of bands at ca. 578, 1398, and 1644 cm(-1) in resonance Raman spectra of heated PANI-NSA samples. The most important consequence of the formation of cross-linking structures in PANI-NSA samples is that these samples retain their nanofiber morphology upon HCl doping in contrast to PANI-NSA nanofibers without heating. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Spectroscopic study of the polymerization of intercalated anilinium ions in different montmorillonite clays

The polymerization of the intercalated aniline ions was studied in three different clays, Swy2-montmorillonite (MMT), synthetic mica-montmorillonite (Synl) and pillarized Swy2-montmorillonite (PILC). PANI is formed between the MMT and Syn1 clay layers, being confirmed by the shift of d(001) peak in the X-ray pattern. X-ray Absorption near to Si K edge (Si K XANES) data show that the structures of clays are preserved after the polymerization process and in addition to the SEM images show that morphologies of the clays are maintained after polymerization, indicating no polymerization in their external surface. UV-vis-NIR and resonance Raman data display that the PANI formed in Syn1 galleries has higher amount of phenazinic rings than observed for PANI intercalated in montmorillonite (MMT) clay. No polymer formation was detected in the PILC. N K XANES and EPR spectroscopies show the presence of azo and radical nitrogen in intercalated PAN! chains. Hence, the results are rationalized considering the structural differences between the clays for understanding the role of the anilinium polymerization within the clays galleries. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.