Sintesi e caratterizzazione di reticoli organici a legami idrogeno per la stabilizzazione di catalizzatori per l'elettrolisi alcalina dell'acqua

This master thesis aims to investigate the usage of Hydrogen-Bonded Organic Frameworks (HOFs) as effective catalyst support to increase the stability of inorganic electrocatalysts. The final objective is to find suitable HOFs to combine with state-of-the-art materials such as dual atom catalysts (DACs) supported on N-doped graphene. These materials show great promising activity for oxygen evolution reaction (OER); however, they suffer lack of stability when exposed for long time at OER conditions due to coalesce of atoms to form more stable nanoparticles. HOFs are promising materials to increase their durability. Their well-defined crystalline and porous structure is expected to help the confinement of metallic atoms, avoiding their diffusion and nucleation. At the same time HOFs can preserve DACs’ catalytic activity, favoring the wettability of the substrate and the flow of electrolyte through the pores.

Questa tesi di laurea magistrale mira a studiare l'utilizzo di Hydrogen-Bonded Organic Frameworks (HOFs) come supporto per catalizzatori inorganici, al fine di aumentarne la stabilità. L'obiettivo finale è trovare HOF adatti da combinare con materiali all'avanguardia come i dual atom catalysts (DACs) supportati su grafene drogato con azoto. Questi materiali mostrano una promettente attività per la reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER); tuttavia, soffrono di una scarsa stabilità soprattutto se esposti per lungo tempo alle condizioni OER, a causa della coalescenza degli atomi che tendono a formare nanoparticelle più stabili. Gli HOF sono materiali promettenti per aumentarne la stabilità. Si prevede che la loro struttura cristallina e porosa ben definita favorisca il confinamento degli atomi metallici, evitandone la diffusione e la nucleazione. Allo stesso tempo, gli HOF possono preservare l'attività catalitica dei DAC, favorendo la bagnabilità del substrato e il flusso dell'elettrolita attraverso i pori.