Naftalendimmidi: struttura, proprietà, applicazioni fotocatalitiche per l'ossidazione dell'acqua e prospettive future

Artificial photosynthesis represents a promising method for generating clean energy, drawing inspiration from natural processes that exploit water splitting. Water oxidation (WO) is the most kinetically unfavorable step and requires suitable catalysts. This thesis investigates the use of naphthalenediimides (NDI) in photocatalytic systems for WO. After an overview of the structural and electronic properties of NDI, their applications in supramolecular and hybrid architecture with metals or polyoxometalates are analyzed. The mechanism for WO driven by NDI at the molecular level is explored and the main experimental techniques used to study these processes are described. Finally, open challenges and prospects for future applications are discussed.

La fotosintesi artificiale rappresenta un metodo promettente per ottenere energia pulita, ispirandosi ai processi naturali che sfruttano la scissione dell’acqua. In particolare, l’ossidazione dell’acqua (OER) è la fase più sfavorita dal punto di vista cinetico e richiede catalizzatori adeguati. Questa tesi indaga l’impiego delle naftalendiimmidi (NDI) in sistemi fotocatalitici per l’OER. Dopo una panoramica sulle proprietà strutturali ed elettroniche delle NDI, si analizzano le loro applicazioni in architetture supramolecolari e ibride con metalli o poliossometalati. Viene approfondito il meccanismo per l’OER operato da NDI a livello molecolare e si descrivono le principali tecniche sperimentali utilizzate per studiare questi processi. Infine, si discutono le sfide aperte e le prospettive per le applicazioni future.