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Fotocatalisi del Biossido di Titanio TiO2

Il notevole interesse sviluppatosi negli ultimi anni nei confronti dei nanomateriali è sicuramente attribuibile alle notevoli applicazioni che questi trovano in campo scientifico e tecnologico. In particolare, le proprietà chimico-fisiche di solidi nanometrici possono essere modulate, semplicemente variandone le dimensioni. Riducendo le dimensioni di un solido, senza variare la sua composizione chimica, si giungerà ad un cluster di atomi che presenta proprietà totalmente differenti dal materiale di partenza.
Negli ultimi anni sono state messe a punto tecniche di sintesi che permettono il controllo delle dimensioni e della forma dei nanomateriali, permettendo quindi la progettazione di materiali con proprietà chimico-fisiche ben definite. Tali progressi hanno dato il via allo studio di questi solidi nanostrutturati in numerosi campi che vanno dalla ricerca di base fino alle applicazioni tecnologiche come ad esempio la fotocatalisi in campo ambientale in cui i semiconduttori nanocristallini vengono applicati per la degradazione di sostanze inquinanti in matrice acquosa indotta da luce UV.
Lo scopo del seguente lavoro di tesi è stato dunque la valutazione dell’efficacia di un fotocatalizzatore semiconduttore nanocristallino mesoporoso, il TiO 2, nella fotodegradazione di inquinanti organici in matrici acquose ed organiche.
L’efficacia del catalizzatore, TiO 2 nanocristallino mesoporoso in forma anatasio, è stata testata nella degradazione di una molecola modello quale l’acido oleico indotta da luce UV in vari solventi ed in confronto con fotocatalizzatori commerciali. Gli esperimenti di fotodegradazione sono stati monitorati tramite Gas Cromatografia. Gli intermedi generati durante il processo di ossidazione fotocatalitica sono stati analizzati tramite GC/MS e identificati tramite il confronto con gli standard commerciali e dall’interpretazione dei loro frammenti nello spettro di massa.

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2    1. Fotocatalisi 1.1 Introduzione Attualmente lo smaltimento di inquinanti in matrice acquosa avviene soprattutto attraverso metodi biologici e chimici. I trattamenti biologici si basano sull’uso di microrganismi in grado di metabolizzare le molecole organiche. Tuttavia questi processi hanno il difetto di essere inefficaci in presenza di sostanze tossiche. I trattamenti chimici come l’adsorbimento su carboni attivi o i trattamenti diretti con sostanze chimiche (forti ossidanti o agenti coagulanti), comportano notevoli costi e presentano rese basse. Poiché gli inquinanti organici refrattari ai metodi convenzionali continuano ad aumentare nell’aria e nei corsi d’acqua di scarico, le leggi e le norme ambientali diventano sempre più rigorose e severe. Perciò, diventa necessario sviluppare nuovi metodi eco-compatibili per l’abbattimento di questi inquinanti. Le attività di ricerca si sono concentrate su nuovi metodi di ossidazione denominati processi di ossidazione avanzati (AOP), per la distruzione di specie organiche sintetiche resistenti ai metodi convenzionali. [1] Gli AOP si basano sulla generazione in situ di specie radicaliche altamente reattive, principalmente HO • , tramite energia solare, chimica o altre forme. La maggiore attrattiva di tali processi è che i radicali altamente potenti e fortemente ossidanti permettono la distruzione di un ampio range di substrati organici, senza selettività, ma con un’elevata efficienza; [2] infatti in condizioni opportune le specie da rimuovere vengono completamente convertite a CO 2 , H 2 O e sali minerali innocui. Tra gli AOP, la fotocatalisi eterogenea tramite l’utilizzo di ossidi semiconduttori è molto efficiente nella degradazione di contaminanti organici ed inorganici in soluzione o in fase gassosa, acquatici e atmosferici. Essa si basa sull’accelerazione di fotoreazioni in presenza di un fotocatalizzatore semiconduttore. Una delle maggiori applicazioni della catalisi eterogenea è l’ossidazione fotocatalitica (PCO) che causa la parziale o totale mineralizzazione di contaminanti in fase gassosa o liquida trasformandoli in sostanze innocue. Anche se la degradazione inizia con una parziale decomposizione, di solito il termine “degradazione fotocatalitica” si attribuisce alla completa ossidazione fotocatalitica o foto-mineralizzazione, essenzialmente a CO 2 , H 2 O, NO 3 - , PO 4 3- e ioni alogenuri.

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Chimica Industriale

Autore: Lucia Mirandelli Contatta »

Composta da 110 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 4860 click dal 28/04/2011.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.