Polimeri a microporosità intrinseca funzionalizzati per applicazioni di separazione dei gas.

The study focuses on the synthesis and application of various polymers with intrinsic microporosity, each featuring different functional groups to facilitate the separation of specific gases. Particularly, PIM-1 was synthesized and characterized. This polymer was then modified to create variants with altered chemical and physical properties, enabling the observation of different solubility and diffusivity characteristics to enhance selectivity for gas separation. PIM-1, the first polymer invented with intrinsic microporosity, has a complex structure containing a nitrile functional group. During this study, this nitrile group was hydrolyzed to obtain carboxy-PIM-1. The hydrolysis was carried out using sodium hydroxide at 150°C, achieving varying degrees of conversion to carboxylic acid depending on the reaction time. The resulting carboxy-PIM-1 was reacted with the newly synthesized ionic liquid, (1-butyl-3-methyl-1H-imidazol-3-ium) methyl carbonate, used as a reagent to replace the proton in the polymer, forming BMIM-carboxy-PIM-1. This new material harnesses the synergistic properties of the ionic liquid, which has a strong affinity for carbon dioxide, and the microporous structure of the polymer matrix. This combination enhances the selectivity for carbon dioxide adsorption.

Il lavoro si concentra sulla sintesi e sull’applicazione di diversi polimeri a microporosità intrinseca aventi diversi gruppi funzionali per ottenere la separazione di specifici gas con cui interagiscono. In particolare, si è sintetizzato e caratterizzato il PIM-1. Lo stesso è stato modificato per ottenere polimeri cambiandone le proprietà chimiche fisiche ed osservando differenti solubilità e diffusività nel tentativo di migliorare la selettività tra ai gas con cui i polimeri interagiscono. Il PIM-1 è stato il primo polimero inventato a microporosità intrinseca e presenta una struttura complessa in cui appare come gruppo funzionale il nitrile. Nel corso del lavoro tale nitrile è stato sottoposto a idrolisi al fine di ottenere il carbossi-PIM-1 ad opera dell’idrossido di sodio e conducendo la reazione a 150°C con diverse ore di reazione si ottengono vari gradi di conversione ad acido carbossilico. Il carbossi-PIM-1 ottenuto è fatto reagire con il liquido ionico (1-butil-3-metil-1H-imidazol-3-ium) metil-carbonato sintetizzato ex-novo ed usato come reagente per sostituire il protone del polimero ottenendo il BMIM-carbossi-PIM-1. Le caratteristiche sinergiche del materiale ottenuto che combina l’abilità di adsorbire l’anidride carbonica propria del liquido ionico con la struttura microporosa della matrice polimerica sono servite ad aumentare la selettività verso l’anidride carbonica.