Development of nanostructured semiconductor devices for simultaneous remediation of pollutants and hydrogen production [Sviluppo di materiali semiconduttori nanostrutturati per la simultanea rimozione di inquinanti e produzione di idrogeno]

La crescita della popolazione globale, l'inquinamento risultante e l'esaurimento dei combustibili fossili hanno causato gravi problemi ambientali ed energetici. È quindi necessario sviluppare nuove soluzioni sostenibili per proporre materiali e tecnologie in grado di ridurre l'inquinamento e produrre fonti di energia verdi e alternative. I processi di ossidazione avanzata (AOPs) per la mitigazione dell'inquinamento delle acque e l'idrogeno come vettore energetico hanno il potenziale per affrontare queste sfide. Tuttavia, è fondamentale migliorare l'efficienza di tali processi in un'ottica di sostenibilità complessiva, includendo anche l'impatto economico. Una possibile soluzione è la fotoelettrocatalisi, un processo che impiega l'attivazione di un materiale tramite luce e input elettrici per aumentare la velocità delle reazioni desiderate. Queste includono la degradazione fotoelettrocatalitica dei contaminanti organici nell'acqua e la produzione di idrogeno attraverso la riduzione dei protoni dall'acqua. Tuttavia, i catalizzatori utilizzati in questo approccio richiedono miglioramenti continui, e la crisi generale delle risorse attuale ha evidenziato la necessità di identificare nuovi materiali efficienti e di esplorare diverse tecniche potenziali per migliorare le prestazioni dei sistemi utilizzati. Questo progetto di dottorato si concentra sullo sviluppo di dispositivi semiconduttori nanostrutturati con il duplice scopo di rimozione di inquinanti dalle acque e produzione di idrogeno. Il progetto propone un approccio fotoelettrocatalitico combinato per affrontare le sfide ambientali, utilizzando un reattore con membrana Nafion per generare idrogeno puro al catodo e degradare il colorante Rodamina B all'anodo. I progressi ottenuti riguardano, tra l'altro, l'uso di film di TiO2 ingegnerizzati, modificati con ioni fosfato e zirconio (IV), per migliorarne la stabilità e le prestazioni. Sono state utilizzate diverse tecniche, come ToF-SIMS e GC-TCD, per monitorare le interazioni superficiali e la produzione di idrogeno. I risultati promettenti ottenuti da questo approccio possono essere utili per promuovere processi sostenibili.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2025

Author dc:creator

• MALANNATA, ENRICA MARIA

Contributors dc:contributor

• LICCIARDELLO, Antonino
• SPOTO, Giuseppe

• TOF-SIMS
• AOP
• hydrogen production
• water remediation
• surface engineering processes
• produzione di idrogeno
• purificazione delle acque
• Processi di modifica superficiale

Statement dc:rights

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

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/685312

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/685312