Sviluppo di materiali molecolari per la cattura di anidride carbonica

The increase in anthropogenic carbon dioxide (CO₂) emissions is one of the main causes of global warming and climate change. Among the strategies to address this issue, the development of technologies for the capture and selective separation of CO₂ from gas mixtures plays a key role. This thesis focuses on the design and synthesis of innovative porous materials, especially porous organic cages (POCs) and metal–organic cages (MOCs), for gas separation applications. The experimental part involved the synthesis of an organic cage capable of forming dense films, used as a matrix for mixed matrix membranes (MMMs), where the R-CC3 cage was used as a filler. A new trianglimine was also synthesized in crystalline form, with the aim of modifying its structure to promote the formation of porous channels in the solid state. In parallel, the synthesis of metal–organic cages (MOCs) based on copper ions (Cu²⁺) was explored. These MOCs feature defined internal cavities and show potential for selective CO₂ capture. The results contribute to the development of advanced and processable porous materials for environmental applications.

L'aumento delle emissioni antropogeniche di anidride carbonica (CO₂) è una delle principali cause del riscaldamento globale e dei cambiamenti climatici. Tra le strategie per contrastare questo fenomeno, un ruolo chiave è giocato dallo sviluppo di tecnologie per la cattura e la separazione selettiva della CO₂ da miscele gassose. Questa tesi si concentra sulla progettazione e sintesi di materiali porosi innovativi, in particolare gabbie organiche porose (POC) e gabbie metallo-organiche (MOC), per applicazioni nella separazione del gas. La parte sperimentale ha previsto la sintesi di una gabbia organica in grado di formare film densi, impiegata come matrice per membrane a matrice mista (MMMs), nelle quali è stata utilizzata la gabbia R-CC3 come filler. È stata inoltre sintetizzata una nuova trianglimina, ottenuta in forma cristallina, con l’obiettivo di modulare la sua struttura e favorire la formazione di canali porosi allo stato solido. Parallelamente, è stata esplorata la sintesi di gabbie metallo-organiche (MOC) basate su ioni rame (Cu²⁺), caratterizzate da cavità interne definite e potenziale applicativo nella cattura selettiva della CO₂. I risultati ottenuti contribuiscono allo sviluppo di materiali porosi avanzati e processabili per applicazioni ambientali.