CATALISI E FOTOCATALISI PER L'AMBIENTE E L'ENERGIA
Anno accademico 2019/2020 - 1° anno - Curriculum Industria, Ambiente e Beni CulturaliCrediti: 6
SSD: CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 108 di studio individuale, 42 di lezione frontale
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
Il corso intende fornire le conoscenze fondamentali del fenomeno catalitico in generale e foto catalitico in particolare, approfondendo le applicazioni più moderne della catalisi eterogenea nel campo della produzione di energia, della protezione dell’ambiente e dell’industria chimica sostenibile.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali con esercizi numerici in aula sugli argomenti trattati
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di base di termodinamica e di cinetica chimica.
Frequenza lezioni
Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS
Contenuti del corso
- Catalisi: importanza e storia
- Principi di base di catalisi. Catalisi eterogenea ed omogenea. Classificazione dei catalizzatori.
- Catalisi eterogenea ed adsorbimento: fisisorbimento e chemisorbimento. Descrizione quantitativa: isoterme di adsorbimento. Importanza ed applicazione dell’adsorbimento: determinazione area superficiale e distribuzione diametro dei pori, dispersione metallica.
- Cinetica delle reazioni catalizzate. Studio dei principali meccanismi di reazione: Langmuir-Hinshelwood, Eley-Rideal, Mars-van Krevelen.
- Metodi di preparazione e tecniche di caratterizzazione di catalizzatori eterogenei.
- Misura dell’attività di catalizzatori. Disattivazione e suoi meccanismi.
- Catalisi e green chemistry. Acidi e basi solide in catalisi. Processi catalitici a basso impatto ambientale.
- Catalisi per il controllo dell’inquinamento da sorgenti mobili e stazionarie. Sistemi catalitici per motori a benzina e diesel. Catalizzatori per deNOx e deSOX. Catalytic combustion di VOC.
- Produzione e storage di idrogeno. Fuel cells. Hydrogen economy.
- Catalizzatori per la produzione e l’upgrading di combustibili liquidi.
- Principi e meccanismi della fotocatalisi. Principali foto catalizzatori eterogenei.
- Principali reazioni fotocatalizzate: rimozione di inquinanti da aria ed acqua, ossidazioni selettive, watersplitting, riduzione di CO2.
Testi di riferimento
1. J. Hagen – Industrial Catalysis: a practical approach. Wiley-VCH
2. C.H Bartholomew, R.J. Farrauto, Fundamentals of industrial catalytic processes, 2nd ed. Wiley-Interscience
3. G. Ertl, H. Knozinger, J. Weitkamp - Preparation of Solid Catalysts – Wiley-VCH
4. Visible-light-active photocatalysis: nanostructured catalyst design, mechanisms and applications, S.Ghosh ed., Wiley-VCH
5. Photocatalysis and Water Purification, P. Pichat Ed., Wiley-VCH
6. H. Kisch, Semiconductor Photocatalysis, Wiley
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Catalisi: importanza e storia | Appunti delle lezioni |
2 | Principi di base di catalisi. Classificazione dei catalizzatori: catalisi eterogenea ed omogenea | Appunti delle lezioni - Testo 2: capitolo 1 - Testo 3: capitolo 1 |
3 | Catalisi eterogenea ed adsorbimento: fisisorbimento e chemisorbimento, isoterme di adsorbimento. Area superficiale e distribuzione diametro dei pori, dispersione metallica | Appunti delle lezioni - Testo 3: capitolo 4 |
4 | Cinetica delle reazioni catalizzate | Appunti delle lezioni - Testo 2: capitolo 5 |
5 | Metodi di preparazione e tecniche di caratterizzazione di catalizzatori eterogenei | Appunti delle lezioni - Testo 4: capitoli 3 e 4 |
6 | Catalisi e green chemistry. Acidi e basi solide in catalisi | Appunti delle lezioni - Testo 3: capitolo 6 |
7 | Catalisi per il controllo dell’inquinamento da sorgenti mobili e stazionarie. Sistemi catalitici per motori a benzina e diesel. Catalizzatori per deNOx e deSOX | Appunti delle lezioni |
8 | Catalizzatori per produzione e storage di idrogeno. Fuel cells. Hydrogen economy | Appunti delle lezioni |
9 | Catalizzatori per la produzione e l’upgrading di combustibili liquidi | Appunti delle lezioni |
10 | Principi ed applicazioni della fotocatalisi | Appunti delle lezioni |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esame orale
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Tutti i contenuti del corso