Chimica Industriale: Sviluppo Processi Catalitici

Prof. Fabrizio Cavani

Le principali linee di ricerca sono:

• Sintesi di catalizzatori a base di ossidi metallici multicomponente. Preparazione, caratterizzazione chimico-fisica e studi di reattività per reazioni condotte in fase liquida, sia in sistemi batch (es. autoclavi) che in flusso, oppure reazioni condotte in sistemi a flusso continuo in fase vapore.
• Le reazioni investigate riguardano principalmente la valorizzazione di molecole piattaforma derivate da materie prime di origine rinnovabile, sviluppando processi sostenibili nell’ottica della Green Chemistry: (a) sintesi di metilmetacrilato da glicerolo; (b) sintesi di anidride maleica tramite ossidazione selettiva di n-butano o 1-butanolo; (c) sintesi di derivati di composti fenolici mediante funzionalizzazione (alchilazioni, acilazioni, sostituzioni) di fenolo, catecolo, eugenolo e difenoli; (d) riduzione mediante H-transfer di aldeidi e chetoni (chetoacidi) ottenuti da materie prime rinnovabili utilizzando alcoli leggeri come agenti riducenti; (e) idrogenazione di oli di origine vegetale; (f) ossidazione di oli di origine vegetale ad acidi mono e dicarbossilici; (f) esterificazione di acidi grassi; (g) idrolisi di lignocellulosa; (h) trasformazione di bioetanolo ad alcoli superiori (reazione di Guerbet); (i) sintesi di carbonati organici simmetrici ed asimmetrici mediante transcarbonatazione; (j) utilizzo di carbonati organici come reagenti innovativi.
• Catalizzatori a base di nanoparticelle metalliche supportate. Preparazione, caratterizzazione chimico-fisica e reattività in reazioni condotte in fase liquida: (a) idrogenazione di composti furanici ottenuti da materie prime rinnovabili; (b) idrogenazione di glicerolo e idrossimetilfurfurale; (c) ossidazione di glucosio e idrossimetilfurfurale; (d) scissione ossidativa di glicoli alifatici
• Sintesi di catalizzatori compositi mediante spray freeze drying ed elettrofilatura per applicazioni in processi di catalisi e fotocatalisi batch e continui. Sintesi di membrane catalitiche polimeriche.
• Materiali a struttura geopolimerica. Preparazione, caratterizzazione e applicazione di materiali geopolimero/ossido o geopolimero/zeolite nel: (a) assorbimento della CO2; (b) reforming delle tar.
• Catalizzatori strutturati. Preparazione, caratterizzazione chimico-fisica e reattività in reazioni condotte in fase gas: (a) ossidazione parziale catalitica del metano a syngas; (b) steam reforming del biogas; (c) idrogenazione della CO2.
• Preparazione, caratterizzazione elettrochimica e chimico-fisica e reattività in reazioni condotte in fase liquida: (a) riduzione dell’HMF; (b) ossidazione del glucosio. 
• Sviluppo di catalizzatori per applicazioni fotocatalitiche in fase liquida: a) Reazioni di decomposizione di inquinanti e depurazione delle acque, b) Reazioni di fotoossidazione di molecole piattaforma ottenute da materie prime rinnovabili (es. idrossimetilfurfurale e glicerolo); c) Foto-reforming di glicerolo per la produzione di H2 e prodotti chimici ad alto valore aggiunto.

Settori ERC 

PE4: Physical and Analytical Chemical Sciences: Analytical chemistry, chemical theory, physical chemistry/chemical physics

PE5: Synthetic Chemistry and Materials: Materials synthesis, structure-properties relations, functional and advanced materials, molecular architecture, organic chemistry

Responsabile scientifico
Prof. Fabrizio Cavani 

Membri del gruppo 

Prof.ssa Stefania Albonetti, Prof. Francesco Basile ,  Prof.ssa Patricia Benito,  Prof. Nikolaos Dimitratos, Prof. Giuseppe Fornasari, Dr. Tommaso Tabanelli, Dr. Andrea Fasolini

Altri membri 

Dr. Carlo Lucarelli (Univ. dell’Insubria)

Collaborazioni nazionali e internazionali 

Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici (ISTEC-CNR) – Referenti Dott.ssa Alessandra Sanson, Anna Luisa Costa, Valentina Medri.

Politecnico di Torino – Dipartimento di Scienze e tecnologie applicate. Referente Prof. Samir Bensaid.

Università degli studi di Torino, Dipartimento di Chimica. Referente Prof. Silvia Bordiga e Prof. Giancarlo Cravotto

Università di Messina - Laboratory of Catalysis for Sustainable Production and Energy (CASPE)- Referenti Prof. Gabriele Centi e Siglinda Perathoner

Università degli studi Mediterranea di Reggio Calabria, Dipartimento di Ingegneria Civile, dell'Energia, dell'Ambiente e dei Materiali. Referente Dr. Francesco Mauriello

Università di Salerno, Dipartimento di Chimica e Biologia "Adolfo Zambelli"/DCB. Referente Prof. Antonio Proto.

Università Cà Foscari Venezia, Dipartimento di Scienze Molecolari e Nanosistemi. Referenti Prof. Maurizio Selva e Prof. Alvise Perosa

Università degli Studi di Padova, Dipartimento di Scienze Chimiche. Referente Prof. Gaetano Granozzi

Univ. Tecnologica de Valencia, ITQ-UPV, Prof. Jose Lopez Nieto

Univ. de Malaga, Department of Inorganic Chemistry, Mineralogy and Crystallography. Prof. Pedro-Maireles Torres, Prof. Enrique Castellon.

Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM, National Graduate School of Chemistry and Chemical Engineering - France) – Referente Prof.Francesco DiRenzo

RWTH AACHEN UNIVERSITY (GERMANY) – Referente Prof.ssa Regina Palkovits

UNIVERSITY OF LYON (FRANCE) Research Unit C2P2 (Chemistry Catalysis Polymerization and Processes). Referente Prof.ssa Alessandra Quadrelli

Cardiff University - Cardiff Catalysis Institute, School of Chemistry

Departamento de Química Inorgánica, Universidad de Sevilla Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla – Referente Prof.ssa SVETLANA LYUBOMIROVA IVANOVA.

UCL, Research Complex at Harwell, Rutherford Appleton Laboratories in Harwell, Didcot. Referente Prof. Andrew Beale

Produzione scientifica

Alcune pubblicazioni significative (ultimi 3 anni):

10. Vassoi, T. Tabanelli, A. Sacchetti, F. Di Gioia, L. Capuzzi, F. Cavani. “The oxidative cleavage of 9,10-dihydroxystearic triglyceride with oxygen and Cu oxide-based heterogeneous catalysts”. ChemSusChem 2021, 14, 2375–2382, https://doi.org/10.1002/cssc.202100322.
11. Maslova, E. A. Quadrelli, P. Gaval, A. Fasolini, S. Albonetti, F. Basile. “Highly-dispersed ultrafine Pt nanoparticles on microemulsion-mediated TiO2 for production of hydrogen and valuable chemicals via oxidative photo-dehydrogenation of glycerol”. Journal of Environmental Chemical Engineering 9 (2021) 105070.
12. De Maron, M. Eberle, F. Cavani, F. Basile, N. Dimitratos, P.J. Maireles-Torres, E. Rodriguez-Castellón, T. Tabanelli. “Continuous-Flow Methyl Methacrylate Synthesis over Gallium-Based Bifunctional Catalysts”. ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 4, 1790-1803. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c07932.
13. Hoang Hoa, G. Sanghez de Luna, S. Angelucci, A. Canciani, W. Jones, D. Decarolis, F. Ospitali, E. Rodriguez Aguado, E. Rodríguez-Castellón, G. Fornasari, A. Vaccari, A M. Beale, P. Benito. “Understanding structure-activity relationships in highly active La promoted Ni catalysts for CO2 methanation”. Applied Catalysis B: Environmental 278 (2020) 119256.
14. Soccio, R. Mazzoni, C. Lucarelli, S. Quattrosoldi, A. Cingolani, M. Fiorini, N. Lotti, and T. Tabanelli*. “Urea and Polyurea Production: An Innovative Solvent-and Catalyst-Free Approach through Catechol Carbonate”. ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 2020, 8(41), pp. 15640-15650.
15. Andreoli, C. Oldani, V. Fiorini, S. Stagni, G. Fornasari, S. Albonetti. “Superacid Aquivion® PFSA as an efficient catalyst for the gas phase dehydration of ethanol to ethylene in mild conditions”. Applied Catalysis A, General 597 (2020) 117544.
16. Blair Vasquez, T. Tabanelli, E. Monti, S. Albonetti, D. Bonincontro, N. Dimitratos, F. Cavani. “Gas-Phase Catalytic Transfer Hydrogenation of Methyl Levulinate with Ethanol over ZrO2”. ACS Sustainable Chem. Eng. 2019, 7, 8317-8330.
17. Lolli, M. Blosi, S. Ortelli, A.L.Costa, I. Zanoni, D. Bonincontro, F. Carella, S. Albonetti “Innovative synthesis of nanostructured composite materials by a spray-freeze drying process: efficient catalysts and photocatalysts preparation” Catalysis Today 334 (2019) 193-202.
18. Schiaroli, C. Lucarelli, G. Sanghez de Luna, G. Fornasari, A. Vaccari, “Ni-based catalysts to produce synthesis gas by combined reforming of clean biogas” Appl. Catal. A 582 (2019) 117 087.
19. Fasolini, S. Abate, D. Barbera, G. Centi, F. Basile “Pure H2 production by methane oxy-reforming over Rh-Mg-Al hydrotalcite-derived catalysts coupled with a Pd membrane” Appl. Catal. A 581 (2019) 91-102.
20. Matayeva, D. Bianchi, S. Chiaberge, F. Cavani, F. Basile “Elucidation of reaction pathways of nitrogenous species by hydrothermal liquefaction process of model compounds” Fuel 240 (2019) 169-178
21. H. Ho, M. Ambrosetti, G. Groppi, E. Tronconi, G. Fornasari, A. Vaccari, P. Benito., “Electrodeposition of CeO2 and Pd-CeO2 on small pore size metallic foams: Selection of deposition parameters” Catal. Today 334 (2019) 37-47.

F.Basile, R.Mafessanti, A.Fasolini, G.Fornasari, E.Lombardi, A.Vaccari “ Effect of synthetic method on CeZr support and catalytic activity of related Rh catalyst in the oxidative reforming reaction”  Journal of the European Ceramic Society 39(1) (2019) 41-52.