Sistemi fotocatalitici basati sulla combinazione di fotosensibilizzatori a base di rame e catalizzatori di cobalto

La semi-idrogenazione dell’acetilene a etilene è una reazione molto importante nell’industria moderna per la sintesi di polimeri fondamentali per la produzione delle plastiche, come ad esempio il polietilene. La reazione di termocatalisi utilizzata comunemente richiede tutt’oggi alte temperature e un elevato consumo di H2, è poco selettiva e impiega un catalizzatore a base di palladio, un metallo nobile. Per questo motivo, recentemente sono state oggetto di studio delle vie alternative e più sostenibili, che sfruttano direttamente l’irraggiamento solare, ma che richiedono ulteriori sforzi per aumentarne l’efficacia al fine di competere con lo stato dell’arte. In questo lavoro di tesi vengono riportati due sistemi con una selettività >99%, che sfruttano la luce visibile. Questi sistemi sono composti da un catalizzatore molecolare omogeneo a base di Co(III) (una cobalossima), che opera a temperatura ambiente, in seguito all’attivazione da parte di un fotosensibilizzatore a base di rutenio o rame (a seconda del sistema in esame), che non necessita più dell’utilizzo di H2 per la riduzione dell’acetilene, ma piuttosto, include altre specie, ovvero un donatore di protoni e un donatore sacrificale, necessarie per la riduzione del catalizzatore metallico da Co(III) a Co(I) e, successivamente, dell’acetilene a etilene. Il primo è stato confrontato con un sistema, che impiega una cobalossima commerciale, in termini di attività e selettività, e successivamente lo stesso confronto è stato effettuato tra i due sistemi che differiscono per il fotosensibilizzatore. Il fotosensibilizzatore a base rameica può risultare un potenziale candidato grazie alla sua elevata resa e selettività, inoltre l’approvvigionamento di rame è meno dispendioso rispetto a quello di rutenio, in analogia al vantaggio di rimpiazzare il catalizzatore a base di palladio con uno a base di cobalto.