Recenti progressi sui fotocatalizzatori a base di metallo a luce visibile per la polimerizzazione a bassa intensità di luce

Processi di stampa 3D attivati ​​dalla luce: revisione dei sistemi fotocatalitici

Nell’articolo pubblicato ” Recenti progressi sui fotocatalizzatori a base di metallo a luce visibile per la polimerizzazione a bassa intensità di luce “, il ricercatore francese Frédéric Dumur indaga sui processi di stampa 3D attivati ​​dalla luce, rivedendo una varietà di sistemi fotocatalitici sviluppati per polimerizzazioni realizzati a bassa intensità luminosa e luce visibile.

Le reazioni fotochimiche si verificano quando i materiali sensibili alla luce vengono “eccitati” dalla luce, causando la scissione di un legame chimico o la produzione di radicali. Poiché gli utenti continuano a essere preoccupati per la tossicità e l’ambiente, tuttavia, c’è stata un’enorme spinta per ridurre l’uso di sostanze pericolose, raggiungendo la fotochimica. Dumur sottolinea che molte reazioni fotochimiche possono essere realizzate senza tossine.

“Rispetto alla classica chimica organica, la reattività dei composti fotoeccitati differisce significativamente da quella dello stato fondamentale in modo che sia possibile la formazione di prodotti che non è stato possibile ottenere con metodi sintetici convenzionali”, afferma Dumur.

Lo sviluppo di reazioni fotochimiche e la disponibilità di impianti di irradiazione a basso consumo ha catturato l’interesse di molti rispetto alla tradizionale fotochimica a base UV (oltre a consentire loro di allontanarsi dai rischi delle radiazioni UV). Nuovi sviluppi si sono verificati con la catalisi fotoredossica a luce visibile, riducendo sostanzialmente “il contenuto di materiale sensibile alla luce” e consentendo il potenziale di risoluzione dei problemi di chimica organica sintetica.

“Quando la fotopolimerizzazione viene eseguita alla luce visibile, è possibile ottenere una profondità di indurimento migliorata derivante da una migliore penetrazione della luce all’interno della resina e possono essere utilizzate condizioni di irradiazione sicure”, afferma Dumur.

Nel 2010 è stato avviato un importante lavoro di fotopolimerizzazione poiché la prima catalisi a fotoringox a luce visibile è stata utilizzata nella sintesi dei polimeri. Successivamente, molti di questi catalizzatori sono stati usati per lo stesso scopo. Dumer ci informa che sono stati fatti molti sforzi per sviluppare catalizzatori di fotoredox.

“Questi costituiscono condizioni di polimerizzazione difficili, in particolare per la polimerizzazione a radicali liberi (FRP) di acrilati in cui l’ossigeno agisce come un efficace inibitore della polimerizzazione.”

L’attività fotocatalitica dei fotoiniziatori è correlata a:

Le loro proprietà di assorbimento
Le loro vite di stato eccitate
Le loro proprietà elettrochimiche
Per questo studio di revisione sono stati inclusi circa 70 fotocatalizzatori a base di metallo di polimerizzazione, approfondendo aree come complessi di platino, complessi di iridio, zinco, rame, ferro e altro.

“Allo stato attuale, i complessi di rame o di ferro sono chiaramente meno efficienti dei complessi di iridio, mentre in laminato si ottengono elevate conversioni di monomeri, mentre in precedenza si ottenevano prestazioni simili con i complessi di iridio in aria”, ha concluso Dumur.

“Inoltre, grazie all’ingegneria chimica, i fotocatalizzatori TADF basati su fotocatalizzatori di rame o di ferro appositamente progettati per la polimerizzazione redox foto assistita hanno notevolmente migliorato le conversioni finali dei monomeri. Al momento, permangono alcune problematiche relative alla fotopolimerizzazione. In particolare, la polimerizzazione a lunghezze d’onda lunghe è poco studiata, anche se apre la strada ai fotocompositi. Parallelamente a ciò, la fotopolimerizzazione controllata è ancora molto indietro rispetto a quella della polimerizzazione termicamente controllata. Queste due sfide saranno certamente affrontate nei prossimi anni. “