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TUNABLE MATERIALS: PREPARATION, CHARACTERIZATION AND INVESTIGATION OF PHOTOCATALYTIC ACTIVITY OF NEW HIBRID MATERIALS

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Nuovi materiali per una migliore qualità dell’acqua

Gli scienziati europei hanno prodotto nuovi materiali ibridi che possono degradare gli inquinanti presenti nell’acqua in presenza di luce solare.

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Il progetto PHOTOMAT (Tunable materials: Preparation, characterization and investigation of photocatalytic activity of new hybrid materials) ha sviluppato nuovi materiali con proprietà adattabili, combinando una buona attività fotocatalitica e buone proprietà meccaniche. Alcuni materiali avanzati sono stati sintetizzati, caratterizzati e valutati per la loro efficienza fotocatalitica nell’abbattimento di inquinanti emergenti. Gli scienziati hanno sviluppato nanoparticelle di carbonio (carbon nanoparticles, CNP) di elevata qualità per la produzione di nanocompositi polimerici. Le CNP includono i nanotubi di carbonio (carbon nanotubes, CNT) e i fogli di grafene funzionalizzato; i primi sono stati sviluppati attraverso l’utilizzo della deposizione di vapore chimico, mentre i secondi sono stati sintetizzati attraverso la rapida espansione termica dell’ossido di grafite. I materiali sono stati successivamente modificati a livello di superficie utilizzando un’ossidazione controllata e diazonio. La modifica superficiale dei nanotubi di carbonio ha permesso il controllo in loco della sintesi di nanoparticelle di biossido di titanio (TiO2) su fogli di grafene. Modificando i gruppi funzionali di superficie, i ricercatori hanno sintetizzato nanoparticelle con diversa morfologia, esponendo diverse sfaccettature. La capacità di controllare la morfologia del TiO2 e il relativo accoppiamento al grafene vanta un profondo impatto sull’attività fotocatalitica del materiale ibrido. Il grafene funzionalizzato con gruppi carbossilici si è rivelato un candidato perfetto nel legame con i gruppi amminici nelle proteine. Un primo esempio di successo è stato segnalato nell’utilizzo di questo materiale ibrido come substrato per un immunodosaggio omogeneo ad analita multiplo. Un’altra attività svolta dagli esperti consisteva nella preparazione di ossidi semiconduttori e nel drogaggio di tali composti con elementi non metallici. Sono state adottate varie tecniche al fine di ottenere materiali con diverse morfologie e un’elevata area di superficie, tra cui i metodi più promettenti sono risultati l’idrotermico e la precipitazione. L’ossido di zinco drogato con cerio ha dimostrato eccezionali capacità come fotocatalizzatore e nell’abbattimento degli inquinanti. Gli scienziati hanno combinato i CNT, il grafene funzionalizzato e le nanoparticelle di semiconduttori in film polimerici induriti mediante raggi ultravioletti. I film induriti con riempitivi dispersi in carbonio si sono rivelati dei buoni fotocatalizzatori e i film reticolati contenenti grafene funzionalizzato mediante oro hanno dimostrato una migliore conduttività elettrica. Gli scienziati hanno studiato diverse vie per ottenere materiali compositi autoportanti in cui i materiali possono essere dispersi. In particolare, è stata utilizzata l’elettrofilatura, basi di grafene, compositi conduttivi a livello termico e membrane funzionalizzate con polidopamina. Composti da fibre nanoscopiche, i materiali elettrofilati possono condurre all’ottenimento di film con ampie aree superficiali ed efficienza fotocatalitica eccellente. Le membrane funzionalizzate con polidopamina hanno dimostrato eccezionali capacità nella rimozione di tinture dalle acque reflue. I nuovi nanomateriali del progetto PHOTOMAT vantano un impatto significativo sulla decomposizione fotocatalitica degli inquinanti presenti nell’acqua, proteggendo così la salute pubblica in Europa.

Parole chiave

Materiali ibridi, inquinanti idrici, PHOTOMAT, attività fotocatalitica, nanotubi di carbonio, grafene, ossido di zinco drogato

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