Sintesi di catalizzatori a base di rutenio su supporti basici per l'ossidazione selettiva dell'HMF a FDCA

Nell’ambito della catalisi eterogenea è fondamentale, quando si studiano e ottimizzano materiali e reazioni, considerare il design del catalizzatore. In alcuni casi, vi sono delle reazioni che necessitano di catalizzatori bifunzionali, ad esempio reazioni ossidoriduzione promosse da un ambiente acido o basico. Questo lavoro di tesi si inserisce, dunque, in un contesto di studio di catalizzatori bifunzionali, in questo caso composti da nanoparticelle di rutenio supportate su composti dalla natura basica, quali ossidi a base di magnesio e magnesio-alluminio. Il progetto si è focalizzato sulla sintesi di tali supporti e, successivamente, dei catalizzatori supportati. A tale scopo è stata utilizzata la tecnica dell’impregnazione e decomposizione di cluster carbonilici del rutenio, la quale ha permesso di ottenere nanoparticelle omogeneamente disperse con diametro inferiore a 1 nm. I catalizzatori così ottenuti sono stati testati nella reazione di ossidazione dell’HMF, scelta come reazione modello, con lo scopo di individuare le migliori condizioni di reazione ed il migliore catalizzatore in grado di massimizzare la conversione del reagente a favore del prodotto di interesse, FDCA. Sono stati, quindi, effettuati studi variando i principali parametri di reazione (temperatura, tempo e pressione) sfruttando il catalizzatore Ru/MgO come riferimento. In questo modo è stato possibile raggiungere conversioni di HMF pari a 80% con una selettività in FDCA attorno al 55%. Infine, utilizzando le condizioni ottimizzate sono stati testati una serie di catalizzatori preparati utilizzando composti di magnesio e alluminio, ottenuti da trattamenti di calcinazione eseguiti su idrotalciti costituite dagli stessi metalli. Le diverse temperature di calcinazione hanno permesso di osservare le varie fasi solide che questi composti possono assumere e come queste ne influenzano le proprietà chimico-fisiche e catalitiche.