Covalent Organic Frameworks per la cattura della CO2: sintesi e caratterizzazione preliminare

Il continuo incremento della concentrazione atmosferica di CO2, causato dall'impiego massiccio di combustibili fossili, rappresenta la causa primaria del riscaldamento globale. In questo contesto, le tecnologie di cattura della CO2 costituiscono una soluzione fondamentale per la mitigazione climatica. Questo lavoro di tesi si focalizza sulla progettazione, sintesi, post-funzionalizzazione e caratterizzazione preliminare di una serie di Covalent Organic Frameworks (COFs) bidimensionali a legami idrazonici, con l’obiettivo di valutarne il potenziale per la cattura e l’adsorbimento della CO2. Partendo dalla struttura del noto TFPT-COF, è stata adottata una strategia a mixed linker mediante l'introduzione progressiva del legante cationico QBuTH (10%, 20%, 50% e 100% molare). I materiali sintetizzati sono stati caratterizzati tramite Diffrazione di Raggi X da Polveri (PXRD), Spettroscopia Infrarossa (FT-IR) e analisi di fisisorbimento di N2 e CO2. Le analisi PXRD ed FT-IR hanno confermato il successo della reazione di condensazione e il mantenimento della topologia mesoporosa ordinata fino al 20% di modificazione ionica, mentre concentrazioni superiori hanno condotto ad amorfizzazione. I test di fisisorbimento della CO2 a 273 K evidenziano che il COF contenente il 10% di legante cationico incrementa la capacità di adsorbimento fino a 2.38 mmol/g a 790 mmHg (rispetto ai 2.28 mmol/g del COF di partenza) mantenendo un'elevata reversibilità. Al contrario, i tentativi di scambio anionico con il gruppo 1,2,4-triazolato, noto per la sua capacità di interagire con la CO2, hanno provocato un parziale collasso della rete cristallina con conseguente calo delle prestazioni (1.30 mmol/g).