Un gruppo di ricerca dell\u2019Universit\u00e0 di Messina in collaborazione con l\u2019Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr e l\u2019Universit\u00e0 di Zurigo ha dimostrato che l\u2019efficienza nella produzione di idrogeno verde tramite fotocatalisi dipende anche dalla disposizione dei legami idrogeno tra le molecole d’acqua in prossimit\u00e0 della sua superficie. Il lavoro dal titolo \u201cWater Structure in the First Layers on TiO2: A Key Factor for Boosting Solar-Driven Water-Splitting Performances\u201d \u00e8 stato pubblicato sulla rivista scientifica Journal of the American Chemical Society<\/p>\n
\u00a0Le caratteristiche dell’acqua possono influenzare in maniera significativa l’efficienza complessiva di produzione del cosiddetto idrogeno verde, cio\u00e8 idrogeno generato in maniera pulita ed ecosostenibile tramite fotocatalisi. \u00c8 quanto \u00e8 emerso da uno studio condotto dall\u2019Universit\u00e0 di Messina, dall\u2019Istituto per i processi chimico-fisici del Consiglio nazionale delle ricerche di Messina (Cnr-Ipcf) e dall\u2019Universit\u00e0 di Zurigo e pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica della Societ\u00e0 americana di chimica\u00a0Journal of the American Chemical Society<\/em>.<\/p>\n In un processo fotocatalitico, si utilizzano\u00a0energia solare, acqua e un fotocatalizzatore, per scindere le molecole d\u2019acqua in idrogeno e ossigeno. Fino ad oggi, nella progettazione dei sistemi fotocatalitici, solo le caratteristiche chimico-fisiche del fotocatalizzatore sono state considerate elemento chiave per un\u2019elevata resa di produzione di idrogeno verde. Per questo motivo, i ricercatori di tutto il mondo hanno fatto numerosi sforzi per sviluppare fotocatalizzatori stabili, economici ed efficienti. L\u2019altro elemento indispensabile per la fotocatalisi, cio\u00e8 l\u2019acqua, \u00e8 stato finora considerato semplicemente come un mezzo passivo in far avvenire la reazione chimica.<\/p>\n L\u2019aspetto innovativo di questo lavoro \u00e8 l\u2019avere evidenziato come\u00a0la produzione di idrogeno non dipende esclusivamente dalle propriet\u00e0 del semiconduttore, ma anche, e in maniera cruciale, dall\u2019organizzazione delle molecole di acqua nei primi layers a contatto con la superficie del fotocatalizzatore stesso.<\/p>\n \u00a0Lo studio \u00e8 stato condotto su uno dei fotocatalizzatori pi\u00f9 attivi, cio\u00e8 biossido di titanio (TiO2), nella sua forma pura e nella sua forma drogata con atomi di boro. Dal confronto dei test fotocatalitici \u00e8 stato rilevato un tasso di produzione di idrogeno pi\u00f9 elevato nel campione drogato. Utilizzando tecniche di spettroscopia IR e simulazioni avanzate su supercomputer \u00e8 stato osservato che, in prossimit\u00e0 della superficie di TiO2\u00a0contenente atomi di boro, le molecole d\u2019acqua si riorganizzano preferibilmente in catene lineari di dimeri, mentre una rete di strutture prevalentemente tetraedriche definisce l\u2019arrangiamento delle molecole di acqua nel sistema in cui il boro \u00e8 assente.<\/p>\n L\u2019organizzazione delle molecole d\u2019acqua in cluster di dimeri \u00e8 dovuta al carattere idrofobico del fotocatalizzatore drogato, indotto dall\u2019assenza di campi elettrici locali rispetto alla controparte non drogata. Questi fattori risultano determinanti nel favorire il trasferimento delle cariche all\u2019interfaccia fotocatalizzatore\/acqua e quindi nell\u2019aumentare l\u2019efficienza di produzione di idrogeno.<\/p>\n Idrofobicit\u00e0 ed elevati campi elettrici sono stati anche misurati in prossimit\u00e0 dei siti ospitanti il boro e identificati come fattori determinanti nel definire l\u2019organizzazione delle molecole di solvente.<\/p>\n Il lavoro offre quindi una comprensione pi\u00f9 profonda e dettagliata dei processi di attivazione fotocatalitica e apre nuove prospettive nella progettazione di materiali fotocatalitici capaci di modellare in maniera vantaggiosa l\u2019organizzazione dell’acqua a livello molecolare e quindi di ottenere una maggiore resa di idrogeno verde. Nello scenario europeo di un’economia globale a zero emissioni di carbonio entro il 2050, questi risultati sono fondamentali per lo sviluppo di sistemi fotocatalitici innovativi e pi\u00f9 efficienti per la produzione di idrogeno che favoriscono la transizione verso un sistema energetico pi\u00f9 pulito e rispettoso dell’ambiente.<\/p>\n Il lavoro descrive i risultati della tesi di dottorato della messinese Rosaria Verduci, ottenuti durante i tre anni di corso dottorale in Advanced Catalytic Processes for using Renewable Energy Sources\u00a0(ACCESS) attivo presso l\u2019Universit\u00e0 degli studi di Messina.<\/p>\n La ricerca \u00e8 stata coordinata dai proff. Giovanna D\u2019Angelo, Gabriele Centi e Siglinda Perathoner dell\u2019Universit\u00e0 di Messina. Importante \u00e8 stato il contributo relativo alla parte computazionale dato dal Dott. Giuseppe Cassone del Cnr di Messina e dal Dott. Fabrizio Creazzo dell\u2019Universit\u00e0 di Zurigo.<\/p>\n Allo studio hanno anche partecipato il ricercatore Francesco Tavella, i e proff. Claudio Ampelli e Salvatore Abate dell\u2019universit\u00e0 di Messina e la prof. Sandra Luber dell\u2019Universit\u00e0 di Zurigo.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Un gruppo di ricerca dell\u2019Universit\u00e0 di Messina in collaborazione con l\u2019Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr e l\u2019Universit\u00e0 di Zurigo ha dimostrato che l\u2019efficienza nella produzione di idrogeno verde tramite fotocatalisi dipende anche dalla disposizione dei legami idrogeno tra le molecole d’acqua in prossimit\u00e0 della sua superficie.<\/p>\n","protected":false},"author":60,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-20413","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-comunicati","entry"],"yoast_head":"\n