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We demonstrate the ability to controllably desolvate a crystal-solvate system in a step-wise fashion through polymer-assisted grinding by varying the type and proportion of polymer agent used. A plausible mechanistic explanation is proposed based on a combination of experimental evidence and computational analysis. Specifically, Raman spectroscopy, total scattering pair distribution function analysis and computed reaction energies suggest that the desolvation process is associated with preferred interactions between the solvent molecules and specific polymers. This approach could potentially be extended to any type of material, including heat-sensitive materials, where classical desolvation by thermal processes is not possible, and provides an additional route for formulation processing.

We demonstrate the ability to controllably desolvate a crystal-solvate system in a step-wise fashion through polymer-assisted grinding by varying the type and proportion of polymer agent used. A plausible mechanistic explanation is proposed based on a combination of experimental evidence and computational analysis. Specifically, Raman spectroscopy, total scattering pair distribution function analysis and computed reaction energies suggest that the desolvation process is associated with preferred interactions between the solvent molecules and specific polymers. This approach could potentially be extended to any type of material, including heat-sensitive materials, where classical desolvation by thermal processes is not possible, and provides an additional route for formulation processing.

We demonstrate the ability to controllably desolvate a crystal-solvate system in a step-wise fashion through polymer-assisted grinding by varying the type and proportion of polymer agent used. A plausible mechanistic explanation is proposed based on a combination of experimental evidence and computational analysis. Specifically, Raman spectroscopy, total scattering pair distribution function analysis and computed reaction energies suggest that the desolvation process is associated with preferred interactions between the solvent molecules and specific polymers. This approach could potentially be extended to any type of material, including heat-sensitive materials, where classical desolvation by thermal processes is not possible, and provides an additional route for formulation processing.

The Jahn-Teller (JT) theorem constitutes one of the most fundamental concepts in chemistry. In transition-element chemistry, the 3d(4) and 3d(9) configurations in octahedral complexes are particularly illustrative, where a distortion in local geometry is associated with a reduction of the electronic energy. However, there has been a lasting debate about the fact that the octahedra are found to exclusively elongate. In contrast, for Na9Bi5Os3O24, the octahedron around Os6+(5d(2)) is heavily compressed, lifting the degeneracy of the t(2g) set of 5d orbitals such that in the sense of a JT compression a diamagnetic ground state results. This effect is not forced by structural constraints, the structure offers sufficient space for osmium to shift the apical oxygen atoms to a standard distance. The relevance of these findings is far reaching, since they provide new insights in the hierarchy of perturbations defining ground states of open shell electronic systems. Introduction

Gas capture and sequestration are valuable properties of metal-organic frameworks (MOFs) driving tremendous interest in their use as filtration materials for chemical warfare agents. Recently, the Zr-based MOF UiO-67 was shown to effectively adsorb and decompose the nerve-agent simulant, dimethyl methylphosphonate (DMMP). Understanding mechanisms of MOF-agent interaction is challenging due to the need to distinguish between the roles of the MOF framework and its particular sites for the activation and sequestration process. Here, we demonstrate the quantitative tracking of both framework and binding component structures using in situ X-ray total scattering measurements of UiO-67 under DMMP exposure, pair distribution function analysis, and theoretical calculations. The sorption and desorption of DMMP within the pores, association with linker-deficient Zr6 cores, and decomposition to irreversibly bound methyl methylphosphonate were directly observed and analyzed with atomic resolution. Metal-organic frameworks have been shown to adsorb and decompose chemical warfare agents, but their mechanism of action is not completely understood. Here the authors quantitatively track the binding and decomposition product structures of nerve-agent simulant dimethyl methylphosphonate in host UiO-67 through in situ X-ray total scattering measurements, pair distribution function analysis, and density functional theory calculations.

Gas capture and sequestration are valuable properties of metal-organic frameworks (MOFs) driving tremendous interest in their use as filtration materials for chemical warfare agents. Recently, the Zr-based MOF UiO-67 was shown to effectively adsorb and decompose the nerve-agent simulant, dimethyl methylphosphonate (DMMP). Understanding mechanisms of MOF-agent interaction is challenging due to the need to distinguish between the roles of the MOF framework and its particular sites for the activation and sequestration process. Here, we demonstrate the quantitative tracking of both framework and binding component structures using in situ X-ray total scattering measurements of UiO-67 under DMMP exposure, pair distribution function analysis, and theoretical calculations. The sorption and desorption of DMMP within the pores, association with linker-deficient Zr6 cores, and decomposition to irreversibly bound methyl methylphosphonate were directly observed and analyzed with atomic resolution. Metal-organic frameworks have been shown to adsorb and decompose chemical warfare agents, but their mechanism of action is not completely understood. Here the authors quantitatively track the binding and decomposition product structures of nerve-agent simulant dimethyl methylphosphonate in host UiO-67 through in situ X-ray total scattering measurements, pair distribution function analysis, and density functional theory calculations.

The Jahn-Teller (JT) theorem constitutes one of the most fundamental concepts in chemistry. In transition-element chemistry, the 3d(4) and 3d(9) configurations in octahedral complexes are particularly illustrative, where a distortion in local geometry is associated with a reduction of the electronic energy. However, there has been a lasting debate about the fact that the octahedra are found to exclusively elongate. In contrast, for Na9Bi5Os3O24, the octahedron around Os6+(5d(2)) is heavily compressed, lifting the degeneracy of the t(2g) set of 5d orbitals such that in the sense of a JT compression a diamagnetic ground state results. This effect is not forced by structural constraints, the structure offers sufficient space for osmium to shift the apical oxygen atoms to a standard distance. The relevance of these findings is far reaching, since they provide new insights in the hierarchy of perturbations defining ground states of open shell electronic systems. Introduction

In der vorliegenden Arbeit wurde die Phasenbildung im ternären System Ni(OH)2-NiCl2-H2O systematisch untersucht. Die basischen Nickel(II)-chlorid Phasen NiCl(OH), Ni2Cl(OH)3, NiClx(OH)2-x, Ni3Cl2+x(OH)4-x ∙ 2 H2O mit x = 0,26; 0,48; 0,82 und Ni3Cl2+x(OH)4-x ∙ 4 H2O mit x = 0,10 konnten phasenrein hergestellt und deren Kristallstrukturen mittels hochauflösender Röntgenpulverdiffraktometrie aufgeklärt werden. Die so erhaltenen strukturellen Daten wurden durch Anwendung von IR-und Spektroskopie, UV/VIS-Spektroskopie, SQUID-Messungen, Thermoanalysen und temperaturaufgelöster in-situ Röntgenpulverdiffraktometrie als komplementäre Methoden bestätigt. Weiterhin konnte eine allgemein anwendbare Routine zur Beschreibung der Diffraktionseffekte stapelfehlerbehafteter Schichtverbindungen für das Programm TOPAS entwickelt werden. Die Bildung und Stabilität der basischen Nickel(II)-chlorid Phasen in wässriger Nickel(II)-chlorid Lösung wurde systematisch bei 200°C und 25°C über Zeiträume von zwei Jahren untersucht und Löslichkeitsdaten ermittelt. Des Weiteren erfolgte die Untersuchung der Wechselwirkung von Magnesium Oxid und basischen Magnesiumchlorid Phasen mit wässrigen nickelhaltigen Magnesiumchlorid Lösungen. Hierbei konnte die Mischkristallbildung zwischen analogen basischen Magnesium- und Nickel(II)-chloridphasen beobachtet werden. Es wurde festgestellt, dass basische Magnesiumchloride und Magnesiumoxid ein gutes Rückhaltevermögen für gelöstes Nickel aufweisen und dass ein Zutritt von gelöstem Nickel weder die Pufferwirkung noch die Beständigkeit der basischen Magnesiumchlorid Phasen beeinträchtigt.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Phasenbildung im ternären System Ni(OH)2-NiCl2-H2O systematisch untersucht. Die basischen Nickel(II)-chlorid Phasen NiCl(OH), Ni2Cl(OH)3, NiClx(OH)2-x, Ni3Cl2+x(OH)4-x ∙ 2 H2O mit x = 0,26; 0,48; 0,82 und Ni3Cl2+x(OH)4-x ∙ 4 H2O mit x = 0,10 konnten phasenrein hergestellt und deren Kristallstrukturen mittels hochauflösender Röntgenpulverdiffraktometrie aufgeklärt werden. Die so erhaltenen strukturellen Daten wurden durch Anwendung von IR-und Spektroskopie, UV/VIS-Spektroskopie, SQUID-Messungen, Thermoanalysen und temperaturaufgelöster in-situ Röntgenpulverdiffraktometrie als komplementäre Methoden bestätigt. Weiterhin konnte eine allgemein anwendbare Routine zur Beschreibung der Diffraktionseffekte stapelfehlerbehafteter Schichtverbindungen für das Programm TOPAS entwickelt werden. Die Bildung und Stabilität der basischen Nickel(II)-chlorid Phasen in wässriger Nickel(II)-chlorid Lösung wurde systematisch bei 200°C und 25°C über Zeiträume von zwei Jahren untersucht und Löslichkeitsdaten ermittelt. Des Weiteren erfolgte die Untersuchung der Wechselwirkung von Magnesium Oxid und basischen Magnesiumchlorid Phasen mit wässrigen nickelhaltigen Magnesiumchlorid Lösungen. Hierbei konnte die Mischkristallbildung zwischen analogen basischen Magnesium- und Nickel(II)-chloridphasen beobachtet werden. Es wurde festgestellt, dass basische Magnesiumchloride und Magnesiumoxid ein gutes Rückhaltevermögen für gelöstes Nickel aufweisen und dass ein Zutritt von gelöstem Nickel weder die Pufferwirkung noch die Beständigkeit der basischen Magnesiumchlorid Phasen beeinträchtigt.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Phasenbildung im ternären System Ni(OH)2-NiCl2-H2O systematisch untersucht. Die basischen Nickel(II)-chlorid Phasen NiCl(OH), Ni2Cl(OH)3, NiClx(OH)2-x, Ni3Cl2+x(OH)4-x ∙ 2 H2O mit x = 0,26; 0,48; 0,82 und Ni3Cl2+x(OH)4-x ∙ 4 H2O mit x = 0,10 konnten phasenrein hergestellt und deren Kristallstrukturen mittels hochauflösender Röntgenpulverdiffraktometrie aufgeklärt werden. Die so erhaltenen strukturellen Daten wurden durch Anwendung von IR-und Spektroskopie, UV/VIS-Spektroskopie, SQUID-Messungen, Thermoanalysen und temperaturaufgelöster in-situ Röntgenpulverdiffraktometrie als komplementäre Methoden bestätigt. Weiterhin konnte eine allgemein anwendbare Routine zur Beschreibung der Diffraktionseffekte stapelfehlerbehafteter Schichtverbindungen für das Programm TOPAS entwickelt werden. Die Bildung und Stabilität der basischen Nickel(II)-chlorid Phasen in wässriger Nickel(II)-chlorid Lösung wurde systematisch bei 200°C und 25°C über Zeiträume von zwei Jahren untersucht und Löslichkeitsdaten ermittelt. Des Weiteren erfolgte die Untersuchung der Wechselwirkung von Magnesium Oxid und basischen Magnesiumchlorid Phasen mit wässrigen nickelhaltigen Magnesiumchlorid Lösungen. Hierbei konnte die Mischkristallbildung zwischen analogen basischen Magnesium- und Nickel(II)-chloridphasen beobachtet werden. Es wurde festgestellt, dass basische Magnesiumchloride und Magnesiumoxid ein gutes Rückhaltevermögen für gelöstes Nickel aufweisen und dass ein Zutritt von gelöstem Nickel weder die Pufferwirkung noch die Beständigkeit der basischen Magnesiumchlorid Phasen beeinträchtigt.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Phasenbildung im ternären System Ni(OH)2-NiCl2-H2O systematisch untersucht. Die basischen Nickel(II)-chlorid Phasen NiCl(OH), Ni2Cl(OH)3, NiClx(OH)2-x, Ni3Cl2+x(OH)4-x ∙ 2 H2O mit x = 0,26; 0,48; 0,82 und Ni3Cl2+x(OH)4-x ∙ 4 H2O mit x = 0,10 konnten phasenrein hergestellt und deren Kristallstrukturen mittels hochauflösender Röntgenpulverdiffraktometrie aufgeklärt werden. Die so erhaltenen strukturellen Daten wurden durch Anwendung von IR-und Spektroskopie, UV/VIS-Spektroskopie, SQUID-Messungen, Thermoanalysen und temperaturaufgelöster in-situ Röntgenpulverdiffraktometrie als komplementäre Methoden bestätigt. Weiterhin konnte eine allgemein anwendbare Routine zur Beschreibung der Diffraktionseffekte stapelfehlerbehafteter Schichtverbindungen für das Programm TOPAS entwickelt werden. Die Bildung und Stabilität der basischen Nickel(II)-chlorid Phasen in wässriger Nickel(II)-chlorid Lösung wurde systematisch bei 200°C und 25°C über Zeiträume von zwei Jahren untersucht und Löslichkeitsdaten ermittelt. Des Weiteren erfolgte die Untersuchung der Wechselwirkung von Magnesium Oxid und basischen Magnesiumchlorid Phasen mit wässrigen nickelhaltigen Magnesiumchlorid Lösungen. Hierbei konnte die Mischkristallbildung zwischen analogen basischen Magnesium- und Nickel(II)-chloridphasen beobachtet werden. Es wurde festgestellt, dass basische Magnesiumchloride und Magnesiumoxid ein gutes Rückhaltevermögen für gelöstes Nickel aufweisen und dass ein Zutritt von gelöstem Nickel weder die Pufferwirkung noch die Beständigkeit der basischen Magnesiumchlorid Phasen beeinträchtigt.

X-ray powder diffraction is a well-established technique to analyse structural and microstructural properties of materials. The possibility to record in-situ powder diffraction data allows studying changes within the structure and microstructure of a sample that occur in dependence on the applied external conditions (e.g. temperature, pressure). In the present thesis, in-situ X-ray powder diffraction was used to study structural and microstructural changes of different samples occurring at elevated temperature or upon UV illumination. Several structural phase transitions were studied using the approach of parametric Rietveld refinement. In parametric Rietveld refinement a set of powder diffraction pattern is refined simultaneously, constraining the evolution of some parameters using mathematical models, so that only the variables of the model need to be refined. In order to model and analyse the behaviour of structural parameters, Landau theory and its corresponding equations were used, owing to the fact that structural parameters (e.g. lattice strain, changes in atomic positions or occupancy) comprise an order parameter as defined in Landau theory. For description of the crystal structure of materials, several different approaches were tested, e.g. atomic coordinates, symmetry modes, rigid body rotations or rigid body symmetry modes. The dependence of preparation conditions on the properties of nanomaterials and their growth kinetics was studied using Whole Powder Pattern Modelling. This method allows modelling X-ray powder diffraction pattern using the microstructure of the sample without the use of arbitrary profile functions. The Fourier transforms of frequently observed effects as crystallite shape and size distribution or density of various defects, like dislocations and stacking faults, are utilised in order to get the resulting diffraction profile. Two different systems with industrial application, CeO2 and Cu2ZnSnS4, which were produced using a sol-gel appr

X-ray powder diffraction is a well-established technique to analyse structural and microstructural properties of materials. The possibility to record in-situ powder diffraction data allows studying changes within the structure and microstructure of a sample that occur in dependence on the applied external conditions (e.g. temperature, pressure). In the present thesis, in-situ X-ray powder diffraction was used to study structural and microstructural changes of different samples occurring at elevated temperature or upon UV illumination. Several structural phase transitions were studied using the approach of parametric Rietveld refinement. In parametric Rietveld refinement a set of powder diffraction pattern is refined simultaneously, constraining the evolution of some parameters using mathematical models, so that only the variables of the model need to be refined. In order to model and analyse the behaviour of structural parameters, Landau theory and its corresponding equations were used, owing to the fact that structural parameters (e.g. lattice strain, changes in atomic positions or occupancy) comprise an order parameter as defined in Landau theory. For description of the crystal structure of materials, several different approaches were tested, e.g. atomic coordinates, symmetry modes, rigid body rotations or rigid body symmetry modes. The dependence of preparation conditions on the properties of nanomaterials and their growth kinetics was studied using Whole Powder Pattern Modelling. This method allows modelling X-ray powder diffraction pattern using the microstructure of the sample without the use of arbitrary profile functions. The Fourier transforms of frequently observed effects as crystallite shape and size distribution or density of various defects, like dislocations and stacking faults, are utilised in order to get the resulting diffraction profile. Two different systems with industrial application, CeO2 and Cu2ZnSnS4, which were produced using a sol-gel appr