A Roma ormai abitava da tempo, quando nel 1851 diventò il numero uno dell’Associazione Nazionale, organizzazione mazziniana che si poneva il compito di serrare le fila dei patrioti dopo la fine della Repubblica Romana e promuovere nuove insurrezioni. Fu un direttore attivissimo e energico, ma anche autoritario ed intollerante nel richiamare fermamente i componenti dell’associazione agli ideali mazziniani e al dogma della soluzione repubblicana per la costituzione di un nuovo stato unitario. La nomina a direttore generale dell’associazione, arrivava dopo che quasi da un anno viveva clandestino a Roma, dov’era finito in manette nel 1850 e rilasciato solo con l’impegno a lasciare il territorio papale. Nel 1853, fu rintracciato, arrestato e condannato a morte, pena tramutata poi nell’ergastolo. Solo dopo la caduta del potere temporale, nel 1870, potette tornare in libertà.
Da allora visse tra Roma e Terni dove abitava la figlia la quale aveva sposato il patriota ternano Augusto Fratini. Esercitava la professione di avvocato e svolgendo un ruolo di primo piano in seno alla massoneria fino a diventare, dal 1880 al gennaio 1885, gran maestro del Grande Oriente d’Italia.
Tra i motivi del decesso lo stato di prostrazione successiva alla prematura perdita del figlio, anch’egli valente avvocato. Petroni gli sopravvisse solo per pochi mesi.
Dopo funerali solenni a Terni, con la partecipazione dei rappresentanti di numerose associazioni romane e la bandiera della massoneria, al mattino del 10 giugno, la salma fu trasportata a Roma dove sarebbe stata cremata. Le ceneri, successivamente, sarebbero state portate con solenne cerimonia alla tomba dei grandi maestri della massoneria italiana. Il feretro, giunto da Terni accompagnato da massoni e scortato dalle guardie municipali ternane, fu accolto da Menotti Garibaldi e Ettore Ferrari in rappresentanza del Grande Oriente, oltre che dai componenti delle società liberali e radicali con bandiere.
Numerosi i giornalisti presenti ai funerali: “La salma fu cremata in tre ore. Il Municipio di Roma – che pure aveva affisso manifesti invitando i cittadini ad esser presenti alla cerimonia– non mandò né un vigile, né un consigliere, cosa che fu assai notata” scrisse il Corriere della Sera.