CATALISI E FOTOCATALISI PER L'AMBIENTE E L'ENERGIA

Anno accademico 2019/2020 - 1° anno - Curriculum Industria, Ambiente e Beni Culturali
Docente: Salvatore SCIRE'
Crediti: 6
SSD: CHIM/04 - CHIMICA INDUSTRIALE
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 108 di studio individuale, 42 di lezione frontale
Semestre:

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

 ArgomentiRiferimenti testi
1Catalisi: importanza e storiaAppunti delle lezioni 
2Principi di base di catalisi. Classificazione dei catalizzatori: catalisi eterogenea ed omogeneaAppunti delle lezioni - Testo 2: capitolo 1 - Testo 3: capitolo 1 
3Catalisi 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 
4Cinetica delle reazioni catalizzate Appunti delle lezioni - Testo 2: capitolo 5 
5Metodi di preparazione e tecniche di caratterizzazione di catalizzatori eterogenei Appunti delle lezioni - Testo 4: capitoli 3 e 4 
6Catalisi e green chemistry. Acidi e basi solide in catalisiAppunti delle lezioni - Testo 3: capitolo 6 
7Catalisi 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 
8Catalizzatori per produzione e storage di idrogeno. Fuel cells. Hydrogen economyAppunti delle lezioni 
9Catalizzatori per la produzione e l’upgrading di combustibili liquidi Appunti delle lezioni 
10Principi ed applicazioni della fotocatalisiAppunti delle lezioni 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Tutti i contenuti del corso