Sintesi ed immobilizzazione di complessi N-eterociclici carbenici a base di ferro per l'ossidazione dell'acqua

Il presente lavoro di tesi si inserisce all’interno di un progetto di ricerca volto alla sintesi di nuovi complessi organometallici a base di ferro (0) da impiegare come elettrocatalizzatori nella reazione di ossidazione dell’acqua. Questi complessi impiegano leganti ciclopentadienonici ed N-eterociclici carbenici (NHC) appositamente funzionalizzati col fine di raggiungere un’immobilizzazione del sistema su un elettrodo di lavoro glassy carbon, per poi testarli come catalizzatori eterogenei. La reazione di elettro-ossidazione dell’acqua è la semireazione anodica della ben più complessa water splitting, che si pone come obiettivo quello di ottenere O2 ed H2. Quest’ultimo è un importante vettore energetico e riveste una posizione centrale nell’ambito dell’energia sostenibile. Infatti se fatto reagire con O2, ottenuto dalla semireazione anodica di ossidazione dell’acqua, in una cella a combustibile è in grado di produrre energia in modo sostenibile. L’H2 è, infatti, un solar fuel: offre alta capacità energetica e minimo impatto ambientale. Oltre alla messa a punto sintetica dei leganti ciclopentadienonici e dei precursori imidazolici per la formazione degli NHC, si è proceduto con la sintesi dei complessi organometallici e la caratterizzazione di quest’ultimi per via spettroscopica tramite NMR, IR, assorbimento/emissione UV-vis, spettrometria ESI-MS e voltammetria ciclica CV. Dopo aver testato la loro efficienza catalitica come catalizzatori omogenei per l’ossidazione dell’acqua, si è proceduto con la loro immobilizzazione sulla superficie elettrodica tramite l’operazione di “drop-casting” ottenendo un elettrodo funzionalizzato. L’attività catalitica dei complessi immobilizzati è stata nuovamente analizzata e confrontata con quella ottenuta con il complesso libero.