Descrizione dell’attività di ricerca
Le proprietà fotocatalitiche di diverse nanostrutture di semiconduttori possono essere sfruttate per affrontare alcune delle sfide più importanti della società moderna, come le questioni ambientali ed energetiche. Esempi notevoli sono la fotoriduzione del CO2, la mitigazione dell’inquinamento nell’acqua, la produzione di idrogeno tramite la scissione dell’acqua o foto-reforming di alcoli, l’attività battericida.
Queste applicazioni hanno alla loro base i processi foto-fisici che hanno luogo nei materiali citati, e più precisamente come le cariche libere vengano prodotte in prossimità della superficie della nanoparticella e quante di esse raggiungano la superficie per trasformare (tramite reazione di ossidoriduzione) i reagenti. Questi processi sono regolati dai pathways di ricombinazione della carica libera nel materiale.
Questa linea di attività si concentra essenzialmente sullo studio di tali percorsi di ricombinazione in fotocatalizzatori specifici, con l’obiettivo di chiarire i meccanismi dei processi foto-trasformativi. I principali strumenti coinvolti sono varianti della spettroscopia di fotoluminescenza (PL), grazie alla sua sensibilità verso le modifiche superficiali (ad esempio reazioni chimiche, adsorbimento molecolare) e i processi di ricombinazione. Le analisi sono integrate da altre tecniche ottiche ed elettro-ottiche (ad esempio PL a bassa temperatura, PL risolti nel tempo, potenziali di superficie e misurazioni di generazione di seconda armonica di superficie).
Personale coinvolto
Collaborazioni Nazionali ed Internazionali
- Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibili (STEMS), CNR;
- Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (ISMN), CNR;
- Palacký University Olomouc (Centro Regionale di Tecnologie e Materiali avanzati).
Attrezzature/strumentazioni
- Sistema per fotoluminescenza risolta in eccitazione (PLE);
- Fotoluminescenza a bassa temperatura (10 K);
- Sistema per spettroscopia ottica di seconda armonica;
- Potenziostato/galvanostato;
- Sistema laser pulsato per misure di fotoluminescenza risolta nel tempo;
- Test di fotodegradazione.