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Polymeres graphitisches Kohlenstoffnitrid als heterogener Organokatalysator: von der Photochemie über die Vielzweckkatalyse hin zur nachhaltigen Chemie

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Abstract

Polymere graphitische Kohlenstoffnitrid-Materialien (vereinfacht g-C3N4), die nur aus C, N und Spuren von H bestehen, sind in den letzten Jahren wieder verstärkt in das Zentrum des Interesses gerückt, wohl auch wegen der Ähnlichkeit zu Graphit. g-C3N4 ist anders als Graphit ein Halbleiter mit mittlerer Bandlücke und damit ein effektiver (Photo)-Katalysator für eine ganze Reihe von Reaktionen. In diesem Aufsatz beschreiben wir die “Polymerchemie” des synthetischen Aufbaus, wie die Bandlagen und die Bandlücke durch Copolymerisation und Dotierung verändert werden können und wie Änderungen der Festkörpertextur die Effektivität dieses heterogenen Organokatalysators verbessern können. g-C3N4 und seine Modifikationen zeigen eine sehr hohe thermische und chemische Stabilität und katalysieren eine ganze Reihe von “Traumreaktionen”, wie die photochemische Spaltung von Wasser, milde und selektive Oxidationsreaktionen, oder – als coaktiver Katalysatorträger – superschnelle Hydrierungen. Da Kohlenstoffnitrid metallfrei ist, toleriert es funktionelle Gruppen und ist daher für Vielzweckanwendungen in der Umwandlung von Biomasse und in der nachhaltigen Chemie geeignet.

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