Il nitruro di carbonio grafitico e le sue modifiche per applicazioni fotocatalitiche

La sempre crescente richiesta di energia sostenibile ha spinto gli studiosi a esplorare nuovi materiali fotocatalitici per sfruttare l'energia solare per diverse applicazioni come il degradamento degli inquinanti, la generazione di H2 e la separazione dell’acqua. In questo contesto, il nitruro di carbonio grafitico (g-C3N4) ha suscitato particolare interesse come potenziale sostituto della titania (TiO2) a causa delle sue caratteristiche uniche, tra cui la sua stabilità chimica, la presenza di elementi molto abbondanti sulla Terra (carbonio e azoto) nella struttura, con conseguente assenza totale di metalli. Tuttavia, la presenza di difetti legati alle proprietà elettroniche e all'area superficiale, non garantisce una buona efficienza del materiale. Pertanto, come illustrato in questo lavoro di tesi, sono necessarie modifiche strutturali e composizionali per ottenere risultati soddisfacenti nel campo della fotocatalisi. Le modifiche affrontate riguardano il controllo delle imperfezioni, come le vacanze, il doping con eteroatomi e il self-doping, e la creazione di nanostrutture di varie dimensioni. Ogni variazione apportata al materiale è stata valutata in base ai risultati ottenuti mediante analisi a raggi X (per la determinazione delle proprietà strutturali), spettri di assorbimento UV-Vis (per la determinazione delle proprietà elettroniche) e alle immagini delle strutture ottenute dalle tecniche microscopiche TEM e SEM. L'unione di queste diverse modifiche permette di ottenere un materiale che presenta eccellenti caratteristiche in ambito fotocatalitico, al fine di aprire nuove direzioni per la progettazione di strategie per modificare le proprietà in modo da migliorare ulteriormente l’efficienza.