PICCOLI PASSI VERSO UN FUTURO MENO GRIGIO
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Università di Milano-Bicocca Le Nanoparticelle di TiO2: Piccoli passi verso un FUTURO MENO GRIGIO Progetto Lauree scientifiche SCIENZA DEI MATERIALI Maurizio Crippa Università di Milano Bicocca 7/4/2011 University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Problematiche attuali e possibili soluzioni • Inquinamento atmosferico e idrico • Annerimento delle superfici a causa dello smog • Proliferazione di batteri • Diffondersi di odori sgradevoli • ... e molto altro ancora! Che fare per contrastare tutto ciò? Copiare la natura Decenni di studio, hanno individuato alcuni prodotti che, mediante l’esposizione a raggi solari, permettono l’incremento di tali reazioni di ossidazione. Il più efficiente tra i prodotti testati è risultato il Biossido di Titanio TiO2 University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche TiO2: strutture polimorfe Rutilo Anatasio Brookite University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche TiO2: strutture polimorfe Brookite su quarzo Rutilo su quarzo Anatasio su quarzo Anatasio blu su quarzo University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche TiO2 come semiconduttore: teoria dell’orbitale molecolare Anti-legame Atomi isolati legame Orbitali atomici La conducibilità dei solidi dipende da quanto gli elettroni “sono lasciati liberi” di scorrere lungo il volume del solido, se sottoposti ad una differenza di potenziale, cioè di acquisire energia cinetica da un campo elettrico. Atomi legati Orbitale molecolare University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche TiO2 come semiconduttore: teoria delle bande N infinito Più livelli energetici vicini formano una banda La differenza di energia tra le varie bande e la distribuzione elettronica in queste bande determina le proprietà del cristallo University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Teoria delle bande per i solidi hn Semiconduttore D University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche TiO2 & fotocatalisi La ricombinazione buca-elettrone gioca un ruolo fondamentale nei processi fotocatalitici University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Efficienza di un fotocatalizzatore • fase cristallina (anatasio, rutilo e fase mista) • area superficiale • dimensione dei cristalliti • natura e concentrazione dei difetti • aggregazione e morfologia delle particelle fattori strettamente correlati al metodo di sintesi Materiale riproducibile e con caratteristiche controllate • purezza Metodo idrotermale • Riproducibilità • Dimensioni nanometriche University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Efficienza di un fotocatalizzatore TiOCl2 (aq) H 2O TiO2 ( s) 2 HCl (aq) T NH3 Nanocristalli di Anatasio Nanocristalli di Rutilo • concentrazione TiOCl2 • pH soluzione • T precipitazione University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Problematiche attuali e possibili soluzioni • • • • • • Tutti gli elementi organici NO e NOx Gas Virus, batteri Olio, impurezze Antimuffa, antialga University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Test fotocatalitici SIMULAZIONE INQUINANTI • Indicatori chimici (metilarancio) • Coloranti alimentari SIMULAZIONE AMBIENTE ESTERNO • Radiazione UV • H2O University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Applicazioni University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Applicazioni per rivestimenti ed edifici University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Applicazioni: superfici autopulenti University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Applicazioni: pavimentazioni e strade University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Applicazioni: pavimentazioni e strade Asfalto fotocatalitico University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Applicazioni: piastrelle ceramiche University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Applicazioni: depurazione acquari Filtro costituito da sferette con film fotocatalitico depositato University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche Applicazioni: antibattericità University of Milano-Bicocca Lauree scientifiche TiO2 e futuro Sfruttare l’energia solare Applicazioni su larga scala Future perspectives Lauree scientifiche University of Milano-Bicocca TiO2 e futuro SODIS method Water disinfection and depollution by TiO2 nanomaterials Non credete a tutto ciò che vi dicono!!!!
