Sintesi e caratterizzazione di sistemi Cu-TiO2 per la produzione di combustibili solari

Il lavoro di tesi è incentrato sulla sintesi e caratterizzazione di diverse morfologie di TiO2 anatasio da impiegare in reazioni di interesse per la produzione di combustibili solari, quali la fotoproduzione di idrogeno e la fotoriduzione della CO₂. Per aumentare le prestazioni catalitiche, l’ossido è stato funzionalizzato con nanoparticelle di rame. Sono state considerate morfologie di TiO2 bipiramidali, ottenute usando la trietanolammina come agente per controllare la morfologia, e forme di TiO2 a nano-foglio, impiegando l’acido fluoridrico come agente cappante. In una prima parte del lavoro si è cercato di comprendere quale fosse la concentrazione ottimale di rame: per questo scopo il campione commerciale di TiO2 P25 è stato funzionalizzato con diverse quantità di rame. I diversi loading di rame sono stati studiati mediante la spettroscopia FT-IR utilizzando il monossido di carbonio come molecola sonda per caratterizzare i siti superficiali, sede delle reazioni fotocatalitiche. In seguito, i campioni sono stati messi a confronto nella reazione di fotoproduzione di idrogeno. La maggiore attività è stata ottenuta con il campione contenente lo 0.8% in peso di rame e, per questa ragione, si è deciso di funzionalizzare con la stessa concentrazione anche le altre morfologie dell’anatasio, la bipiramidale e quella a forma di nano-foglio, e di testarle. Nella seconda parte del lavoro è stata studiata l’interazione tra le differenti morfologie di anatasio e la CO₂ mediante la spettroscopia FT-IR, inviando la molecola a pressioni note sui campioni, sia idratati che degasati, e riconoscendo, in base ai segnali rilevati nello spettro, le diverse configurazioni di adsorbimento della CO₂ sul materiale. Infine, sono stati svolti test preliminari di fotoriduzione della CO₂ in fase solido-gas.