3D printing of carbon nitride catalysts for continuous-flow processes

3D printing, also known as additive manufacturing, is a revolutionary technology that allows the creation of three-dimensional objects from digital designs. Its field of application is becoming more diverse and expansive as the capabilities of 3D printing technology continue to evolve. In this thesis it has been used a DLP printer to create catalytic structures with the addition of carbon nitride in the ink formulation. This printer allowed us to build objects in a very precise way and on a small scale, helping to develop equipment for the micro-factory systems to intensify fine chemicals processes. Printing carbon nitride structures also represents a sustainable and efficient way to manufacture catalysts. They can replace the traditional ones that rely on scarce and toxic metals, contributing to greener and more eco-friendly photo-chemical processes. We decide to work with carbon nitride because it is very easy to synthesize and its chemical structure allows to load metal in a single atom configuration, bringing benefits as maximized atom utilization, enhanced selectivity, and reduced reliance on expensive or rare metals.

La stampa 3D, nota anche come produzione additiva, è una tecnologia rivoluzionaria che consente la creazione di oggetti tridimensionali da progetti digitali. Il suo campo di applicazione sta diventando sempre più diversificato ed espansivo man mano che le capacità della tecnologia di stampa 3D continuano ad evolversi. In questa tesi è stata utilizzata una stampante DLP per creare strutture catalitiche con l'aggiunta di nitruro di carbonio nella formulazione dell'inchiostro. Questa stampante ci ha permesso di costruire oggetti in modo molto preciso e su piccola scala, contribuendo a sviluppare attrezzature per i sistemi di micro-produzione per intensificare i processi di chimica fine. La stampa di strutture in nitruro di carbonio rappresenta anche un modo sostenibile ed efficiente per produrre catalizzatori. Possono sostituire quelli tradizionali che si basano su metalli rari e tossici, contribuendo a processi fotochimici più “green” ed ecologici. Abbiamo deciso di lavorare con il nitruro di carbonio perché è molto facile da sintetizzare e la sua struttura consente di caricare il metallo in una configurazione a singolo atomo, portando vantaggi come la massima efficienza di utilizzo dell'atomo, una maggiore selettività e una minore dipendenza da metalli costosi o rari.