Wasser statt giftiger Lösungsmittel zur Farbstoffherstellung

(C) TU Wien

An der TU Wien wurde ein neues umwelt- und ressourcenschonendes Verfahren zur Herstellung organischer Pigmente entwickelt – mit fluoreszierenden Farbstoffen aus dem Druckkochtopf.

Perylenbisimide sind für Wissenschaftler ein interessanter chemischer Stoff. Werden diese rötlichen Pigmente aufgelöst, entstehen fluoreszierende Lösungen, die unter UV-Licht in einer gelblich-grünen Farbe leuchten. Neben der optisch sehr ansprechenden Farbe zeigen organische Moleküle, die unter Tageslicht gefärbt erscheinen, oft auch elektronische Eigenschaften. Dadurch sind sie vielversprechende Materialien für Anwendungen als organische Halbleiter, aber auch in LCD-Displays oder Solarzellen.

Komplizierte Herstellung anders gedacht
Miriam M. Unterlass vom Institut für Materialchemie der TU Wien und ihr Team haben in einer gerade veröffentlichten Studie über 20 verschiedene Farbstoffe hergestellt. Das ist an sich noch nicht besonders beeindruckend, die Herstellungsweise allerdings schon: Normalerweise verwendet man für die Herstellung von Perylenbisimiden äußerst giftige Lösungsmittel. Außerdem benötigen konventionelle Methoden einen hohen Überschuss an Ausgangsstoffen, sowie den Einsatz teurer und giftiger chemischer Katalysatoren. Schließlich müssen die Endprodukte noch aufwendig gereinigt werden, um zu reinen Endprodukten zu kommen. Alles in allem ein sehr aufwändiger Prozess.

Kein Überschuss
„Wir setzen die entsprechenden Ausgangsmoleküle in einem Verhältnis von 1:1 ein, ohne jeglichen Überschuss also. Die Ausgangsstoffe werden dann in Wasser in einem geschlossenen Reaktor auf 200 °C erhitzt, wodurch erhöhter Druck entsteht“, so Unterlass. „Im Grunde funktioniert der Reaktor wie ein Druckkochtopf.“ Nach vollständiger Reaktion erhält man die fertigen Perylenbisimidfarbstoffe von hoher Reinheit – ganz ohne aufwendige Reinigungsverfahren.
Für elektronische Anwendungen werden Perylenbisimide meist von Physikern und Ingenieuren implementiert, denen oft keine chemischen Laboratorien zur Verfügung stehen. Die neue, unkomplizierte hydrothermale Synthese erleichtert den Zugang zur Materialklasse der Perylenbisimide und ist daher ein wichtiger Schritt in Richtung Anwendbarkeit, meint die Forscherin. Der Prozess und die ressourcen- und umweltschonende Herstellungsmethode wurden nun im Fachjournal Chemical Communications publiziert.