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Lo sviluppo di fonti energetiche rinnovabili è un argomento di interesse strategico a causa del progressivo esaurimento dei combustibili fossili e dei gravi problemi ambientali legati alla loro combustione. Tra le possibili alternative, l'idrogeno ha ricevuto una crescente attenzione quale uno dei vettori energetici più promettenti. Tuttavia, il passaggio alla cosiddetta "economia dell'idrogeno" come rete di fonti energetiche primarie è ancora ostacolato da significative sfide tecnologiche legate alla preparazione sostenibile di H2. A questo proposito, la generazione di H2 promossa dalla luce solare e dall’uso di opportuni semiconduttori è un approccio pulito e sostenibile per un utilizzo praticabile dell'energia solare, una risorsa naturale largamente disponibile ed intrinsecamente rinnovabile, nella produzione di un vettore energetico privo di impronta ecologica.
In tale contesto, processi fotoattivati quali splitting fotoelettrochimico dell’acqua e photoreforming rappresentano alternative attraenti e di strategica importanza per la generazione di H2 su piccola e media scala. A questo proposito, nell'ultimo decennio il gruppo di ricerca di D. Barreca ha esplorato l'uso di nanomateriali a base di ossidi supportati, che consentono un facile recupero del catalizzatore e presentano vantaggi unici grazie alla loro peculiare nano-organizzazione, da utilizzare sia in fotocatalisi diretta che nella scissione fotoelettrochimica dell'acqua, eventualmente anche in assenza di irradiazione.
Prestazioni molto interessanti/senza precedenti sono state ottenute nello sviluppo mirato di nanomateriali a base di CuxO (x = 1,2), Co3O4, ZnO-X (X = Ag, CuO), Fe2O3 puro e drogato, anche sotto forma di nanocompositi, quali Fe2O3-TiO2. Le pietre miliari dei risultati attuali sono le possibilità di utilizzare composti ossigenati di partenza prodotti in modo sostenibile da biomasse ampiamente disponibili, riducendo così l'impronta ecologica, nonché l'utilizzo di acqua di mare e luce solare per processi di produzione di idrogeno.

Oltre ai problemi di approvvigionamento energetico, l'enorme popolazione e il rapido sviluppo economico dei paesi emergenti hanno introdotto problemi di inquinamento e smaltimento dei rifiuti. In particolare, il crescente interesse per la protezione ambientale ha notevolmente aumentato l'attenzione verso tecniche "verdi" e rinnovabili per la purificazione dell'aria e delle acque reflue. A questo proposito, sono stati dedicati notevoli sforzi all’utilizzo di opportuni materiali semiconduttori per per il degrado degli ossidi di azoto nell'aria e di vari inquinanti nell'acqua, dannosi per la fauna selvatica e la salute umana.
In relazione a tali argomenti, il gruppo di ricerca di D. Barreca ha maturato una consolidata esperienza nella fabbricazione di nanostrutture a base di ossidi supportati quali fotocatalizzatori altamente attivi basati su TiO2, Ag- e Au-TiO2, MnO2, ZnO, Fe2O3, Fe2O3-TiO2 nanomateriali in diverse forme.


  • COMPETENZE:

    I sistemi di interesse vengono progettati, fabbricati e caratterizzati in dettaglio con particolare riguardo alla loro struttura, composizione chimica, morfologia. I protocolli sintetici sono basati su deposizione chimica da vapore (CVD), attivata termicamente o da plasmi di non equilibrio (PE-CVD), Sputtering e loro combinazioni sinergiche, originariamente sviluppate dal gruppo di ricerca di D. Barreca (wwwdisc.chimica.unipd.it/multi-functional-material-group). Le strategie di preparazione vengono opportunamente ottimizzate per modulare l'organizzazione spaziale materiale dei materiali e le loro caratteristiche in termini di area superficiale, reattività chimica e stabilità a lungo termine. A seguito del il raggiungimento di tali obiettivi, il fine ultimo delle attuali attività di ricerca è lo sviluppo di (foto)catalizzatori supportati per diverse applicazioni, dalla produzione di energia al trattamento delle acque reflue, al controllo della qualità dell'aria e ai sistemi autopulenti per una varietà di utilizzi, da finestre a dispositivi portatili.


  • PROGETTI E ACCORDI:
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  • RISORSE UTILIZZATE:
    Per lo svolgimento di queste attività sono utilizzate le strutture disponibili nei seguenti laboratori:
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  • PROPOSTE DI TESI:
    Per studenti di Chimica/Chimica Industriale/Scienza dei Materiali/Scienze e Tecnologie per l’Ambiente:
    • Fabbricazione da fase vapore di nanomateriali a base di ossidi per la produzione sostenibile di combustibili solari
    • Fabbricazione di nanosistemi inorganici supportati per la degradazione di inquinanti e composti tossici attivata dalla luce

  • KEYWORDS:
    nanomateriali ossidi metallici fotocatalisi reazione di evoluzione di ossigeno produzione di idrogeno