L’attività di ricerca ICCOM nel settore della Chimica e Tecnologia dell’Idrogeno si articola sulle seguenti linee tematiche:
- Produzione di idrogeno da semplici molecole organiche (alcoli, acido formico e derivati, acidi carbossilici) ed inorganiche (aminoborani e amidoborani) tramite attivazione catalitica in fase omogenea e da risorse rinnovabili tramite catalisi eterogenea.
- Studio del legame metallo-idrogeno in boroidruri di metalli di transizione, interazione tra siti idrurici e alcoli ad acidita’ variabile.
- Produzione di idrogeno da batteri chemioeterotrofi e fotoeterotrofi.
- Reazioni chimiche e fisiche sotto alta pressione.
Sintesi, catalisi e studio di meccanismi di reazione
Le attità di ricerca prevedono la sintesi, caratterizzazione e test di catalizzatori omogenei, eterogenei e nanostrutturati a base di metalli di transizione in diversi sistemi di fase per la produzione e immagazzinamento efficiente e reversibile di idrogeno, lo studio della chimica e reattività dell’idrogeno per interazione con centri metallici ed organometallici per via sperimentale e calcolo teorico, la produzione di bioidrogeno da batteri rossi non sulfurei (BRNS) e studio del loro metabolismo in condizione di luce e buio, la produzione di idrogeno per reazioni chimiche indotte da irraggiamento laser sotto alte pressioni.
Highlights
- Produzione di idrogeno da deidrogenazione selettiva di acido formico/formiato in acqua catalizzata da Ru e leganti fosfinici solfonati (ACS Catal. 2014, 4, 3002) e di acido formico/ammina catalizzata da Ru e leganti fosfinici polidentati (Dalton Trans 2013, 42, 2495), con buona efficienza e riciclabilità.
- Produzione di idrogeno da deidrogenazione selettiva di ammoniaca borano da complessi idrurici di Ru, studi cinetici e di meccanismo per via sperimentale NMR e teorica DFT (ChemPlusChem 2014, 79, 1316).
- Il primo esempio di legame DHB (dihydrogen bonding) tra due idruri metallici con opposta polarità, un idruro acido di W(II) e un complesso pincer di Ni(II), e’ stata dimostrata tramite spettroscopia NMR e IR, cristallografia a raggi X e calcolo teorico DFT (Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1367).
- Materiali nanostrutturati basati su Fe2O3 sono stati utilizzati come fotocatalizzatori per la produzione sostenibile di idrogeno da bioetanolo in soluzione acquosa, tramite irraggiamento con luce solare e senza l’uso di corrente esterna. Una resa in idrogeno di 20 mmol h-1 m-2 e’ stata ottenuta con epsilon-Fe2O3 nanorod supportati su Si(100) tramite irraggiamento di luce solare simulata, principalmente dovuta all’assorbimento fotonico UV. La funzionalizzazione con nanoparticelle di Ag e Au e’ stata inoltre studiata e correlata all’aumento di produzione di idrogeno sotto irraggiamento UV o solare nel visibile (RSC Adv. 2014, 4, 32174).
Personale
- Ricercatori: Matteo Ceppatelli, Luca Gonsalvi, Andrea Rossin, Maurizio Peruzzini.
- Assegnisti, borsisti, collaboratori 2015: Alessandra Adessi, Antonella Guerriero, Irene Mellone, Demetrio Scelta.
- Associati 2015: Roberto Bini (LENS), Roberto De Philippis (Università di Firenze), Paolo Fornasiero (Università di Trieste), Roberto Gobetto (Università di Torino).
Principali Progetti
- Progetti CNR per il Mezzogiorno EFOR “Energia da Fonti Rinnovabili”, 2011-2015, 710.000 €.
- Progetto Ente Cassa di Risparmio di Firenze Hydrolab2 “L’idrogeno come Vettore Energetico. Nuove Prospettive per la Produzione, lo Storage e la sua Utilizzazione in Area Fiorentina”, 2012-2014, 75.000 €.
- Progetto MATTM-DPM CNR PIRODE “Produzione di Idrogeno da Rinnovabili e suo Rilascio On Demand mediante Storage Chimico”; 2010-2012; 65.000 €
Principali Collaborazioni
- EPFL Lausanne, Svizzera (G. Laurenczy, P. J. Dyson).
- Leibniz-Institute for Catalysis (LIKAT) Rostock, Germania (M. Beller, H. Junge).
- INEOS-RAS Mosca, Russia (E. Shubina, N. Belkova).
- Université Lille Nord de France UdA-UCCS-CNRS Lens, Francia (F. Hapiot, E. Monflier).
- University of Washington, Seattle, WA, USA (C. S. Harwood).