Le Nanoparticelle di TiO2:

Piccoli passi verso un FUTURO MENO GRIGIO

Università di Milano-Bicocca

Maurizio Crippa

Progetto Lauree scientifiche SCIENZA DEI MATERIALI

Università di Milano Bicocca 7/4/2011

• 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?

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

Problematiche attuali e possibili soluzioni

Copiare la natura

Rutilo

Anatasio Brookite

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Lauree scientifiche

TiO2: strutture polimorfe

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Lauree scientifiche

TiO2: strutture polimorfe

Rutilo su quarzo

Anatasio su quarzo Anatasio blu su quarzo

Brookite su quarzo

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Lauree scientifiche

TiO2: strutture polimorfe

Atomi isolati

Orbitali atomici

Atomi legati

Orbitale molecolare

legame

Anti-legame

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.

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Lauree scientifiche

TiO2 come semiconduttore: teoria dell’orbitale molecolare

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

TiO2 come semiconduttore: teoria delle bande

h

Semiconduttore

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Lauree scientifiche

Teoria delle bande per i solidi

La ricombinazione buca-elettrone gioca un ruolo fondamentale

nei processi fotocatalitici

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Lauree scientifiche

TiO2 & fotocatalisi

• 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

Metodo idrotermale

• purezza

• Riproducibilità

• Dimensioni nanometriche

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Lauree scientifiche

Efficienza di un fotocatalizzatore

• concentrazione

TiOCl2• pH soluzione

• T precipitazione

3 NH2 2 2( ) ( ) 2 ( )TTiOCl aq H O TiO s HCl aq

Nanocristalli di Anatasio Nanocristalli di Rutilo

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Lauree scientifiche

Efficienza di un fotocatalizzatore

• Tutti gli elementi organici• NO e NOx

• Gas• Virus, batteri• Olio, impurezze• Antimuffa, antialga

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Lauree scientifiche

Problematiche attuali e possibili soluzioni

SIMULAZIONE INQUINANTI• Indicatori chimici (metilarancio)

• Coloranti alimentari

SIMULAZIONE AMBIENTE ESTERNO• Radiazione UV

• H2O

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Lauree scientifiche

Test fotocatalitici

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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

Asfalto fotocatalitico

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Lauree scientifiche

Applicazioni: pavimentazioni e strade

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Lauree scientifiche

Applicazioni: piastrelle ceramiche

Filtro costituito da sferette confilm fotocatalitico depositato

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Lauree scientifiche

Applicazioni: depurazione acquari

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Lauree scientifiche

Applicazioni: antibattericità

Sfruttare l’energia solare

Applicazioni su larga scala

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Lauree scientifiche

TiO2 e futuro

Water disinfection and depollutionby TiO2 nanomaterials

SODIS method

Future perspectivesUniversity of Milano-Bicocca

Lauree scientifiche

TiO2 e futuro

Non credete a tutto ciò che vi dicono!!!!