Sistemi di TiO2 e CeO2 e le loro modifiche con ossido di grafene ridotto per applicazioni fotocatalitiche

L'aumento della popolazione e l'esaurimento dei combustibili fossili hanno portato a una drammatica crisi ambientale ed energetica. Sono quindi necessarie soluzioni nuove e sostenibili per trovare nuovi materiali e tecnologie in grado di ridurre l'inquinamento e produrre fonti energetiche verdi e alternative. I Processi di Ossidazione Avanzata (AOPs) per l'abbattimento dell'inquinamento delle acque e l'idrogeno come vettore energetico possono essere la risposta a questi problemi, ma è necessario aumentare l'efficienza dei processi coinvolti mantenendo un basso impatto economico. Una soluzione adatta può essere la fotocatalisi, grazie alla degradazione fotocatalitica dei contaminanti organici dell'acqua e alla produzione di idrogeno per scissione dell'acqua. Tuttavia, i fotocatalizzatori necessitano di continui miglioramenti e la crisi generale post pandemia ha portato alla necessità di trovare nuovi materiali efficienti. Questa tesi riporta alcuni studi chiave sul comportamento fotocatalitico del CeO2, proposto come fotocatalizzatore non comune per la degradazione di pesticidi acquosi persistenti, coinvolgendo anche processi simili a Fenton e Photo Fenton. L'alternanza Ce3+/Ce4+ sulla superficie di questo catalizzatore ha giocato un ruolo chiave nell'attività catalitica per la degradazione di un potente e persistente insetticida (imidacloprid). La modifica della ceria con il triossido di tungsteno conferisce a questo materiale un'importante quantità di difettosità, permettendo di ottenere un materiale più efficiente per la degradazione di un forte fungicida (2-fenilfenolo). Lo stesso composito CeO2/WO3 è stato originariamente modificato con un laser pulsato in ambiente acquoso ottenendo una buona attività fotocatalitica nella produzione di H2 solare attraverso il fotoreforming dell'etanolo. Inoltre, è stato condotto uno studio approfondito sulla riduzione fotocatalitica dell'ossido di grafene, al fine di valutare come questo materiale possa migliorare le prestazioni del TiO2 e del CeO2. Questa affascinante preparazione one-pot ha dato buoni risultati, in termini di degradazione di un erbicida persistente (acido 2,4-diclorofenossiacetico) e nella produzione di H2 per fotoreforming del glicerolo. La possibilità di sintetizzare fotocatalizzatori performanti con una semplice preparazione replicabile apre la possibilità a nuove e interessanti vie industriali per lo scale up di questo affascinante processo per la riduzione dell'ossido di grafene. Lo scopo di questa tesi è proporre alcune idee innovative per impiegare il CeO2 in alternativa al TiO2, e allo stesso tempo studiare come le rGO possano essere utili nel miglioramento della loro attività. La tesi è strutturata in nove diversi capitoli. In particolare, nel Capitolo 1 vengono introdotti tutti gli aspetti fondamentali discussi nella tesi, con particolare attenzione ai processi e ai materiali. Il capitolo 2 approfondisce le finalità e le fasi dei lavori presentati nei capitoli successivi. Dal capitolo 3 al capitolo 8 vengono presentati sei diversi lavori, incentrati sulle varie applicazioni fotocatalitiche. Infine, il capitolo 9 fornisce alcune conclusioni generali relative a questa dissertazione.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2023

Author dc:creator

• BALSAMO, STEFANO ANDREA

Contributors dc:contributor

• SORTINO, Salvatore

• Photocatalysis, Titanium dioxide, Cerium dioxide, graphene oxide, Hydrogen
• fotocatalisi, Biossido di titanio, Biossido di cerio, ossido di grafene, idrogeno

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:NON PUBBLICO - Accesso privato/ristretto
• license uri:iris.PRI01

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/582180

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/582180