Strategie di sintesi per la preparazione di catalizzatori a base di rame supportato su ossido di cerio per l'idrogenazione della CO2 = Synthesis strategies for the preparation of copper catalysts supported on cerium oxide for CO2 hydrogenation

Il riscaldamento globale, causato principalmente dalle emissioni di gas serra legate alle attività industriali, rappresenta una delle maggiori sfide ambientali dell’epoca moderna. Le industrie pesanti come ad esempio quelle di acciaio, cemento e carbone sono tra le principali responsabili delle emissioni di gas serra e nello specifico di anidride carbonica (CO2), contribuiscono significativamente al cambiamento climatico. Gli effetti di questo fenomeno includono ondate di calore più frequenti, inondazioni, acidificazione degli oceani e danni alla biodiversità. Tra le soluzioni proposte, la tecnologia di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS) emerge come una delle più promettenti per ridurre le emissioni su scala globale. In quest'ottica l’idrogenazione della CO2 a metanolo rappresenta una promettente soluzione per ridurre le emissioni di gas serra e produrre combustibili puliti. Questo lavoro di tesi esplora la sintesi di nano-catalizzatori a base di rame supportato su ossido di cerio (CeO2) per la produzione di metanolo attraverso un processo di termocatalisi. La coppia redox Ce4+/Ce3+, altamente attiva, e le vacanze di ossigeno che ne derivano giocano un ruolo importante nell'attivazione della CO2. La difettività dell’ossido di cerio è, però, fortemente dipendente dal tipo di sintesi utilizzato. In questo lavoro di tesi abbiamo impiegato il metodo delle micelle inverse per preparare catalizzatori Cu-CeO2 a diversi contenuti di rame (0 al 15% in moli). L’agente precipitante è stato accuratamente selezionato per consentire la completa precipitazione dei precursori in modo da ottenere una composizione reale corrispondente a quella nominale. I catalizzatori preparati sono stati confrontati con quelli ottenuti per co-precipitazione classica in soluzione acquosa. E’ stato inoltre esplorata una nuova strategia di sintesi che si basa sulla preparazione di “Metal-Organic Gels”. Al fine di indagare le proprietà chimico-fisiche dei materiali sintetizzati e correlare i risultati ottenuti dai test catalitici con le diverse composizioni e metodologie di sintesi usate, sono state realizzate diverse caratterizzazioni come, spettroscopia UV-Vis, analisi XRD, analisi TGA, adsorbimenti di N2. I test catalitici sono stati condotti presso l’Università degli Studi di Salerno, i quali hanno permesso di correlare le diverse proprietà chimico-fisiche con le proprietà catalitiche dei nano-catalizzatori permettendo così di ottimizzare sintesi e composizione dello stesso.