Coloranti Organici Donatore–Accettore Aggregati per la Produzione Fotocatalitica di Idrogeno

La fotocatalisi rappresenta una strategia sostenibile per la conversione dell’energia solare in energia chimica mediante reazioni redox attivate da specie eccitate generate dalla luce. Nei sistemi molecolari, l’assorbimento fotonico da parte di un fotosensibilizzatore genera stati eccitati in grado di trasferire elettroni a co-catalizzatori o substrati, promuovendo, ad esempio, l’evoluzione di H₂ in presenza di un donatore elettronico sacrificante. I coloranti organici donatore–accettore (D–A) costituiscono una classe promettente di fotosensibilizzatori per applicazioni fotocatalitiche, grazie alla loro capacità di assorbire luce nel visibile e di generare stati eccitati a vita lunga. Tuttavia, in soluzione, la loro efficienza può essere compromessa dalla formazione di stati eccitati torsionali (TICT), che attivano vie di decadimento non sfruttabili nella fotocatalisi. L’aggregazione supramolecolare controllata di coloranti D–A offre una strategia per superare tali limiti, stabilizzando stati fotofisici favorevoli. In particolare, l’autoassemblaggio influenza le proprietà fotofisiche sopprimendo la rotazione interna e favorendo la formazione dello stato eccitato. Questi possono essere impiegati per il trasferimento elettronico verso un co-catalizzatore metallico (ad esempio nanoparticelle di platino), in presenza di un agente sacrificale, favorendo la riduzione dei protoni e la produzione di idrogeno molecolare. In questa tesi sono stati sintetizzati e caratterizzati due derivati D–A, identici nella struttura elettronica ma differenti per la lunghezza della catena alchilica (metile ed eptile), al fine di modulare le loro proprieta' anfifiliche. Questa variazione influenza il comportamento di autoassemblaggio, da cui derivano le proprietà fotofisiche, e di conseguenza l’attività fotocatalitica nella produzione di idrogeno.