Sviluppo di catalizzatori acidi acqua-tolleranti e di metodi analitici per la determinazione dell'acidità in liquido
Progetto I processi catalitici eterogenei sfruttano la presenza di solidi con determinate proprietà di superficie utili per la reazione che sono chiamati a catalizzare. Tra le proprietà di riconosciuta importanza dei catalizzatori, vi è l¿acidità che governa l¿attività di vaste famiglie di solidi (zeoliti, ossidi, etropoliacidi, ecc.) in reazioni di grande interesse applicativo nel campo della chimica fine, chimica di base, e industria petrolchimica.
L¿esigenza di ridurre l¿impatto ambientale dei processi reattivi spinge verso la ricerca di reagenti, solventi, ecc. a bassisimo impatto ambientale. A questo scopo, i processi catalitici eterogenei che decorrono in liquido richiedono solventi benigni nei confronti dell¿ambiente. L¿acqua è sicuramente il miglior solvente in cui svolgere le reazioni dal punto di vista dell¿impatto ambientale. Sfortunatamente, l¿acqua ha forte carattere polare e proprietà basiche che tendono a spegnere i siti acidi delle superfici catalitiche. Per sviluppare processi ecologi occorre quindi sviluppare nuovi sistemi catalitici acqua-tolleranti che siano in grado di mantenere le loro proprietà acide anche in solventi molto polari come l'acqua.
Da alcuni anni il nostro gruppo di ricerca si sta muovendo in questo senso, sviluppando materiali catalitici a base di niobio e mettendo a punto tecniche analitiche adeguate per la determinazione delle proprietà acide nello stesso liquido in cui il catalizzatore opera (acidità effettiva). Tale ricerca ha una valenza duplice: scopo applicativo diretto ed interesse conoscitivo di base.
In questo programma di ricerca si intendono sviluppare materiali catalitici acidi costituiti da silici-niobie preparate con diversi metodi per ottenere la piu¿ alta dispersione dei centri acidi di niobio nella matrice ossidica silicea. Un¿altra categoria di materiali che verrà presa in considerazione saranno catalizzatori superacidi costituiti da Nafion disperso su supporti (p.es. silici mesoporose ad altissima area superficiale). Di tali materiali saranno determinate le proprietà acide effettive in solventi polari, tra cui l¿acqua, con tecniche di titolazione con sonde molecolari basiche che impiegano apparecchiature per cromatografia liquida HPLC. I dati raccolti saranno anche interpretati con l¿impiego di modelli matematici per ricavare informazioni quantitative sulla distribuzione dei centri acidi in termini di numero e forza acida.
Test di reattività verranno effettuati considerando l¿attività dei catalizzatori in reazioni di sfruttamento di biomasse.