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Gruppo di ricerca in sintesi e caratterizzazione di materiali inorganici funzionali Prof. Franca Morazzoni Prof. Roberto Scotti Dr. Massimiliano DArienzo,

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Presentazione sul tema: "Gruppo di ricerca in sintesi e caratterizzazione di materiali inorganici funzionali Prof. Franca Morazzoni Prof. Roberto Scotti Dr. Massimiliano DArienzo,"— Transcript della presentazione:

1 Gruppo di ricerca in sintesi e caratterizzazione di materiali inorganici funzionali Prof. Franca Morazzoni Prof. Roberto Scotti Dr. Massimiliano DArienzo, PhD Dr.Laura Whaba, PhD student Dr Maurizio Crippa, PhDstudent Dr. Amre……., PhD University of Cairo

2 Perché i materiali organici sono più attraenti? Strutture di due tipiche molecole liquido-cristalline

3 I tre tipi comuni di fasi liquido-cristalline Fase nematica Fase smettica Fase colesterica Perché è più immediato collegare struttura a funzionalità

4 La semicristallinità di una catena polimerica

5 Celle elementari di alcuni materiali ceramici SiC carburo di silicio BN BN cubico (borazone) YBa 2 Cu 3 O 7 Nel caso di materiali inorganici bisogna risalire almeno al reticolo cristallino

6 Nellambito dei materiali inorganici, la forma delle molecole, quando esistenti, non guida facilmente alla comprensione della funzionalità Sceglieremo due casi di studio attivi presso il laboratorio: Studio di materiali ossidici semiconduttori per sensori resistivi di gas tossici Studio di materiali ossidici semiconduttori per fotocatalisi e fotoconversione di energia

7 Reazioni di superficie dellossido semiconduttore responsabili della risposta del sensore Yamazoe Mechanism (Chemical Sensor Technology Vol. 4, 1992, Elsevier

8 Difetti di ossigeno e loro determinazione mediante EPR SnO 2 VOVO V O g = g 1 =2.023g 2 =2.005 g 3 =1.999 Sn Sn -O 2 - F.Morazzoni et Al., J.Mater.Chem.,1997,7,

9 Modalità di incrementare la reattività di superficie mediante modifica di morfologia Sol-gel synthesis from alkoxide precursors Sol-gel assisted template synthesis (assembling properties) 5 m (a)(b) (d)(c)

10 Latex spheres ( 220 or 350 nm) in water Latex opal Impregnation with metal doped SnO 2 precursor Metal doped SnO 2 inverse opal Sintesi sol-gel assistita da templante

11 Struttura di opale inverso formata da ponti nanocristallini e contatti attorno a sfere vuote.

12 Ru(Pt)-Doped SnO 2 opale inverso: il drogaggio chimico con metallo nobile sensibilizza il materiale Surface reactivity of semiconductor oxides for gas sensors L

13 Sviluppi futuri della ricerca: Modificare sia morfologicamente che chimicamente gli ossidi semiconduttori al fine di massimizzarne la interazione con i gas e la risposta elettrica.

14 Meccanismo di fotocatalisi basato su TiO 2

15 [001] [110] [101] [010] (a ) (b) (c ) (d) (e ) (f ) Morfologie cristalline ottenute per i differenti fotocatalizzatori a base di TiO 2 Rutile displays elongated crystals with high aspect ratio (a,b,c) Anatase displays small cubic crystals (d,e) TEM (a, b, d, f) and HRTEM (c, e) images of : (a, b, c) pure rutile (d, e) pure anatase; (f) mixed anatase 48 wt% and rutile 52 wt% sample.

16 Lattività catalitica per la decomposizione ossidativa del fenolo è legata alla composizione di fase cristallina

17 EPR spectra of hydrothermal TiO2 samples recorded at 10 K after 20 minutes of UV irradiation. (a) pure rutile (HT5); (b) anatase 20 wt% and rutile 80 wt% (HT4); (c) anatase 50 wt% and rutile 50 wt% (HT3); (d) anatase 80 wt% and rutile 20 wt% (HT2); (e) pure anatase (HT1). (a)and (e) simulate (a) and (e) spectra, spectively. Lattività catalitica dipende dalla velocità di ricombinazione elettrone buca: lEPR consente di studiarla

18 Sviluppi futuri Produrre nuovi materiali contenenti atomi differenti da Ti ed O, capaci di favorire lintrappolamento delle cariche Immobilizzare il catalizzatore su membrana porosa inorganica, salvaguardando la sua reattività superficiale


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