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
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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
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Lauree scientifiche
TiO2: strutture polimorfe
Rutilo
Anatasio
Brookite
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Lauree scientifiche
TiO2: strutture polimorfe
Brookite su quarzo
Rutilo su quarzo
Anatasio su quarzo
Anatasio blu su quarzo
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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
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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
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Lauree scientifiche
Teoria delle bande per i solidi
hn
Semiconduttore
D
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Lauree scientifiche
TiO2 & fotocatalisi
La ricombinazione buca-elettrone gioca un ruolo fondamentale
nei processi fotocatalitici
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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
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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
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Lauree scientifiche
Problematiche attuali e possibili soluzioni
•
•
•
•
•
•
Tutti gli elementi organici
NO e NOx
Gas
Virus, batteri
Olio, impurezze
Antimuffa, antialga
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Lauree scientifiche
Test fotocatalitici
SIMULAZIONE INQUINANTI
• Indicatori chimici (metilarancio)
• Coloranti alimentari
SIMULAZIONE AMBIENTE ESTERNO
• Radiazione UV
• H2O
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Lauree scientifiche
Applicazioni
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Lauree scientifiche
Applicazioni per rivestimenti ed edifici
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Lauree scientifiche
Applicazioni: superfici autopulenti
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Lauree scientifiche
Applicazioni: pavimentazioni e strade
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Lauree scientifiche
Applicazioni: pavimentazioni e strade
Asfalto fotocatalitico
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Lauree scientifiche
Applicazioni: piastrelle ceramiche
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Lauree scientifiche
Applicazioni: depurazione acquari
Filtro costituito da sferette con
film fotocatalitico depositato
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Lauree scientifiche
Applicazioni: antibattericità
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Lauree scientifiche
TiO2 e futuro
Sfruttare l’energia solare
Applicazioni su larga scala
Future
perspectives
Lauree scientifiche
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TiO2 e futuro
SODIS method
Water disinfection and depollution
by TiO2 nanomaterials
Non credete a tutto ciò che vi dicono!!!!
