Sintesi, caratterizzazione e proprietà fotocatalitiche di materiali a base di biossido di titanio

Durante il mio dottorato, ho investigato diversi nanomateriali. Discuterò le loro proprietà fotocatalitiche e come la titania può essere utilizzata per la purificazione dell'acqua. Infatti, questa tesi si concentrerà sul mio lavoro riguardante la sintesi, la caratterizzazione e l'attività fotocatalitica di NWs (nanowires) di TiO2 e di materiali basati su TiO2. La prima sezione del Capitolo 2 della tesi approfondirà principalmente alcuni dei metodi più importanti per la fabbricazione dei NWs di TiO2, esaminando i processi chimico-fisici sottostanti coinvolti in ciascun metodo. In particolare, saranno discussi dettagliatamente i meccanismi di Vapour-Liquid-Solid (VLS) e di seed-assisted oxidation, con l'obiettivo di fornire definizioni precise per questi meccanismi; la seconda parte del capitolo si addentrerà nei metodi di preparazione di nanocompositi. Il Capitolo 3 della tesi riguarda uno studio della sintesi dei NWs di TiO2 tramite seed-assisted thermal growth. Questo studio coinvolge la variazione della temperatura, la durata dell'annealing, il contenuto di gas e il flusso durante l'annealing al fine di determinare le condizioni di processo ottimali per la produzione di NWs con caratteristiche ottimali per la fotocatalisi, come lunghezza, densità e struttura. Per la caratterizzazione morfologica dei NWs di TiO2, è stata utilizzata lo Scanning Electron Microscopy (SEM). Inoltre, per determinare le proprietà strutturali dei NWs sono stati effettuate ulteriori analisi con Energy Dispersive X-Ray (EDX), spettroscopia Raman e UV-vis. Successivamente verranno riportati i tre diversi approcci utilizzati per migliorare le prestazioni dei NWs di TiO2. Il primo approccio ha coinvolto il doping dei NWs con ioni Fe e/o Cr mediante impianto ionico, il secondo approccio ha comportato l'annealing dei NWs in forming gas (miscela di N2 e 5% di H2), mentre l'ultimo ha coinvolto la deposizione di nanoparticelle di platino sia sul lato anteriore che su quello posteriore del campione. L'obiettivo dell'annealing in forming gas, dell'impianto ionico e della deposizione di Pt è stato quello di investigare come queste modifiche abbiano influito sul miglioramento delle proprietà fotocatalitiche dei NWs di TiO2. Studi precedenti hanno riportato che un annealing in atmosfera di forming gas può migliorare l'efficienza fotocatalitica del TiO2 inducendo la formazione di lacune di ossigeno, con un conseguente aumento di densità dei donatori, promuovendo una maggiore conducibilità ed una migliore raccolta di cariche. Infine, verranno presentati i risultati delle proprietà fotocatalitiche dei NWs di TiO2, studiando la fotodegradazione del blu di metilene utilizzando il protocollo standard ISO 10678:2010. Nel Capitolo 4 della tesi si discuterà di un'indagine sulla fabbricazione di nanocompositi basati su NPs (nanoparticelle) di TiO2 ed altri ossidi, come l'ossido di ferro e l'ossido di tungsteno. Abbiamo investigato come queste nanoparticelle possano essere depositate su un substrato solido, come vetro, senza perdita di materiale sulla superficie dopo aver eseguito test fotocatalitici e quale sia la tecnica più adatta allo scopo. Per caratterizzare questi materiali basati su biossido di titanio, è stata effettuato uno studio della morfologia (utilizzando SEM). Al fine di determinare le proprietà ottiche, abbiamo eseguito caratterizzazioni Raman, FT-IR e UV-vis. Infine, saranno presentati i risultati sull'attività fotocatalitica dei nanocompositi studiando la fotodegradazione del blu di metilene (utilizzando il protocollo standard ISO 10678:2010). La tesi si concluderà riassumendo le principali scoperte di questa ricerca, fornendo commenti significativi e discutendo le sfide future in questo campo di studio.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2023

Author dc:creator

• GIUFFRIDA, Federico

Contributors dc:contributor

• CALCAGNO, Lucia

• Nanowire
• Titanium dioxide
• Nanocomposite
• Photocatalysis
• nanofili
• biossido di titanio
• nanocompositi
• fotocatalisi

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/597698

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/597698