Le Nanoparticelle di TiO 2 : Piccoli passi verso un FUTURO MENO GRIGIO Università di Milano-Bicocca...
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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
University of Milano-Bicocca
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!!!!