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CATALIZZATORI ETEROGENEI INNOVATIVI PER PROCESSI CHIMICI SOSTENIBILI

L'attività di ricerca sarà sviluppata dal punto di vista della sostenibilità di processi chimici sia da un punto di vista energetico che ambientale. Saranno formulati catalizzatori innovativi sia in bulk che dispersi su opportuni supporti. Sarà studiata la produzione di H2 mediante Steam Reforming o Reforming Autotermico di biocombustibili. Per tali reazioni saranno studiate le proprietà catalitiche in impianti di laboratorio al variare delle condizioni operative, effettuando prove di durata per valutare eventuali fenomeni di disattivazione. Inoltre, per quanto riguarda l’intensificazione di processo sarà focalizzata l’attenzione su supporti ad elevata conducibilità termica su cui disperdere le fasi attive ed adatti alla realizzazione di un processo a singolo stadio per la reazione di water gas shift. Allo scopo di ottenere l’intensificazione del processo di steam reforming del metano, durante l’attività di ricerca saranno preparati monoliti ceramici in carburo di silicio (SiC) su cui saranno deposti il washcoat e le specie attive. Il SiC è, infatti, un materiale che assorbe bene le microonde, per cui, al fine di ottenere un notevole risparmio dal punto di vista energetico rispetto al processo tradizionale, sarà realizzato un impianto sperimentale in cui il calore necessario per la reazione sarà fornito tramite un generatore di microonde.Per la riduzione delle emissioni di particolato carbonioso prodotto dai motori diesel si approfondirà lo studio delle fasi di filtrazione e di rigenerazione con microonde di filtri monolitici Wall-Flow in SiC, catalitici e non, in un impianto di laboratorio costituito da un motore diesel, un sistema per il campionamento dei gas di scarico ottimizzando le proprietà e caratteristiche del filtro catalitico. Nel caso della depurazione fotocatalitica di acque reflue industriali, l'attività si incentrerà sull’ottimizzazione di fotocatalizzatori strutturati attivi in presenza di luce solare. Saranno individuati i supporti più idonei per una dispersione ottimale delle fasi attive fotocatalitiche. I fotocatalizzatori strutturati saranno impiegati in un reattore fotocatalitico solare efficiente nella generazione di radicali ossidrilici, che potrebbe anche includere un sistema ottico per catturare la luce solare al fine di ottimizzare l’impiego della luce solare diretta. L'attività di ricerca riguarderà anche la formulazione di fotocatalizzatori per la sintesi di H2 attraverso reazioni di photo-reforming di biocombustibili.Infine saranno anche formulati catalizzatori ad elevata efficienza da impiegare come catodo in celle a combustibile che realizzano la generazione di elettricità dalla reazione di combustione di H2 in presenza di aria in condizioni miti.I catalizzatori e i nanomateriali preparati saranno caratterizzati mediante spettrofotometria spettrofotometria UV-vis e spettroscopia MicroRaman per l'individuazione delle specie presenti in superficie, microscopia elettronica SEM e/o AFM per l'esame morfologico, porosimetria a mercurio per la determinazione della porosità, adsorbimento-desorbimento di azoto per la determinazione dell'area superficiale specifica, analisi termica simultanea TG/DSC accoppiata con rilevatore a spettrometria di massa, diffrattometria a raggi X per lo studio delle fasi cristalline. Inoltre saranno studiate le proprietà di riduzione e ossidazione dei catalizzatori mediante tecniche in programmata di temperatura.