Contatto di riferimento: Laura Basiricò
Partecipanti: Dott. Marco Calizzi
In questa presentazione riassumerò i principali risultati ottenuti durante i miei tre anni di dottorato, studiando nanoparticelle (NP) a base di Mg e NP a base di TiO2 con la tecnica della condensazione in gas inerte.
Grazie agli sviluppi portati all’apparato sperimentale è possibile sintetizzare un’ampia gamma di materiali (metalli, leghe, ossidi, idruri e compositi) in forma di nano-polveri o film nanoparticellari ed è possibile applicare in situ ai campioni trattamenti termici in vuoto o in atmosfera controllata.
L’utilizzo di idruri metallici per l’immagazzinamento di idrogeno (H) allo stato solido è largamente studiato e fra questi uno dei più interessanti è l’idruro di magnesio (MgH2) per la sua elevata capacità sia gravimetrica, sia volumetrica. Tuttavia, MgH2 è un composto troppo stabile per desorbire H a temperature e pressioni ambientali e le lente cinetiche di assorbimento o desorbimento di H ne impediscono l’uso in applicazioni pratiche.
Innanzitutto è stato studiato il problema della coalescenza di nanoparticelle di Mg puro e come si possa arrestare questo fenomeno facendo crescere una shell di MgO attorno al Mg.
È noto che l’aggiunta di Ti migliora le proprietà di stoccaggio del Mg. Sulle NP di Mg-Ti è stata eseguita una completa caratterizzazione morfologica, strutturale e delle proprietà cinetiche e termodinamiche di assorbimento di idrogeno. Grazie alle ottime cinetiche di de/assorbimento di H è stato possibile misurare tali proprietà su un ampio intervallo di temperature, abbassandosi fino a 343 K.
La TiO2 è un materiale di interesse per la fotocatalisi e vanta già numerose applicazioni in campi quali la depurazione delle acque, la degradazione degli inquinanti atmosferici, la fotoelettrolisi dell’acqua o la sintesi di superfici autopulenti. Per ridurre l’elevato band gap (3.2 eV) della TiO2, che permette di assorbire solo il 4% dello spettro solare, è possibile aggiungereV, il quale fornendo nuovi stati disponibili fra le bande di energia, non solo riduce il gap ma potrebbe anche fare da trappola per i portatori allungandone la vita media. Altre caratteristiche desiderate per un fotocatalizzatore sono l’elevato rapporto superficie/volume e una nanostruttura che permetta brevi cammini dal sito di fotogenerazione delle cariche alla superficie dove le reazioni sono catalizzate.
NP di V-TiO2 con diversi contenuti di V sia in forma di film sia di nano-polveri sono state sintetizzate, successivamente trattate a diverse temperature, fino a 500 °C. Struttura, morfologia e proprietà ottiche del materiale sono state studiate approfonditamente al variare del contenuto di V e dei trattamenti termici con tecniche di microscopia elettronica e a forza atomica, diffrazione X, spettroscopia vibrazionale e di assorbimento (visibile e X).