Bisher haben Forscher Modellsysteme wie Einkristallmetalle oder Metalloxide entwickelt, um reale Pulversysteme besser zu verstehen. Es bestehen jedoch immer noch Fragen hinsichtlich der Oberflächenstruktur und Reaktivität von MOFs (Metall-organische Gerüstverbindungen). Glücklicherweise bieten oberflächenorientierte SURMOFs (surface-oriented SURMOFs) einen alternativen Ansatz für den Aufbau von Modellplattformen zur Untersuchung dieser grundlegenden Aspekte von MOFs. Diese Arbeit konzentriert sich auf die organische Photochemie, Elektrokatalyse und thermische Pyrolyse von MOFs aus einer physikalisch-chemischen Perspektive unter Verwendung von Oberflächenwissenschaftstechniken und SURMOF-Plattformen. Das Ziel dieser Arbeit besteht nicht nur darin, das Wissen über MOFs und SURMOFs zu erweitern, sondern auch die Leistungsfähigkeit von Oberflächenwissenschaftstechniken und -methoden im Bereich chemischer Reaktionen zu demonstrieren. Zu diesem Zweck verwendet die Arbeit eine hochmoderne UHV-IRRAS-Apparatur (Ultra-High-Vacuum Infrared Reflection Absorption Spectroscopy). Ein auf der Oberfläche montiertes MOF (SURMOF) Modellsystem mit Azid-Seitenketten wurde erfolgreich hergestellt und genau überwacht, um chemische Veränderungen während des Betriebs zu erfassen. Die umfassenden Ergebnisse, die durch die Kombination von IRRAS mit in situ XRD, MS und XPS erzielt wurden, zeigen, dass die Photoreaktion von Azid durch die Bildung von hochaktiven Nitren-Gruppen initiiert wird, die anschließend mit benachbarten C=C-Bindungen des Gerüsts reagieren und Pyrrol-Derivate durch intramolekulare Aminierung erzeugen. Ein hochwertiges ZIF-67-SURMOF wurde in einem Flüssigphasen-Schicht-für-Schicht-Verfahren hergestellt und erstmals in der Sauerstoffentwicklungskatalyse (OER) eingesetzt. Die katalytisch aktiven Spezies, CoOOH, in den SURMOF-Derivaten wurden identifiziert, was Einblicke in die Mechanismen der strukturellen Transformation und die Struktur-Leistung-Beziehungen bietet. Durch Zugabe von Ni und B wurde die Überspannung auf 375 mV bei 10 mA/cm2 reduziert. Zusätzlich wurden in situ IRRAS und XPS verwendet, um die strukturellen Übergänge von ZIF-67 zu kohlenstoffhaltigen Materialien mit Stickstoffelementen zu enthüllen. NEXAFS-Daten zeigen eine abschließende graphitische Struktur der kohlenstoffhaltigen Materialien nach Pyrolyse bei 900 K. Hoffentlich kann diese Arbeit das grundlegende Verständnis und die Anwendungsfelder von auf MOF und SURMOF basierenden Materialien erweitern
