Obiettivi formativi
Fornire agli studenti le conoscenze di base del processo sol-gel per la produzione di materiali inorganici e sulle preparazioni e proprietà di nanoparticelle metalliche e do ossidi. <br />
In laboratorio, di fornire agl istudenti un approccio di tipo osservativo alla preparazione di un materiale inorganico per via chimica. Permettere in maniera semplice e diretta l'associazione tra metodi di preparazione e proprietà dei materiali.
Prerequisiti
Conoscenze acquisite nei corsi di Chimica Generale ed Inorganica, Chimica Inorganica, Chimica Organica I, Chimica Organica II
Contenuti dell'insegnamento
1) I polimeri inorganici. Basi di chimica del processo sol gel; i precursori: cenni di chimica del silicio, cloruri ed alcossidi, preparazione e proprietà chimico fisiche; definizioni di sol e gel; Le reazioni di idrolisi e condensazione. Gli alcogel. Influenza dei parametri di reazione sulla formazione di gel inorganici a base di silicio. Effetti elettronici e sterici dei sostituenti, effetto del solvente, effetto della concentrazione, effetto del rapporto acqua precursore, effetto del catalizzatore, effetto del metodo di essicamento. Proprietà dei gel, xerogel e aerogel e utilizzo tecnologico. <br />
Tecniche di caratterizzazione di materiali ottenuti via sol-gel: spettroscopia FTIR, tecniche di dispersione luminosa, misure di aree superficiali, NMR allo stato solido, microanalisi CHNS-O, microscopie elettroniche SEM e TEM. <br />
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2) I materiali ibridi organici-inorganici. Classificazione dei materiali ibridi ed esempi. Tecniche di preparazione dei precursori, materiali ibridi a base di silicio ottenuti per via sol gel, caratterizzazione chimico fisica dei materiali ibridi. Definizione di interfase. Materiali polisilsesquiossanici a struttura poliedrica. Applicazioni dei materiali ibridi. <br />
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3) La preparazione di ossidi misti per processo sol-gel. Inconvenienti del metodo, esempi applicativi. <br />
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4) La condensazione non idrolitica. Meccanismi di reazione, esempi di applicazione. <br />
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5) Proprietà delle nanoparticelle <br />
forma, dimensioni, struttura e densità. <br />
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Metodi di caraterizzazione <br />
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Applicazioni <br />
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Parte di laboratorio <br />
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1) preparazione di xerogel silicei in condizioni di reazione differenti. Correlazione tra proprietà macroscopiche e struttura dei materiali ottenuti. <br />
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2) preparazione di materiali ibridi contenenti ammine mono- bi- e tri-dentate. Utilizzo dei materiali preparati come assorbenti per metalli da aoluzioni acquose. Chimica di coordinazione in fase supportata. <br />
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3) Preparazione di xerogel contenenti molecole fluorescenti incapsulate <br />
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4) Esercitazioni pratiche di spettroscopia FT-IR: acquisizione di spettri mediante tecniche in trasmissione (pastiglia KBr, nujol, soluzione), HATR (cristallo ZnSe e diamante) e microspettrofotometria. <br />
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5) preparazione di film di ossidi misti a base di silice su vetro mediante dip-coating. Caratterizzazione con microspettrofotometria FTIR <br />
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6) preparazione di fibre vetrose via sol gel. <br />
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7) preparazione di nanoparticelle d'oro per riduzione con citrato di sodio, preparazione di uno xerogel contenente nanoparticelle d'oro <br />
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8) preparazione di nanoparticelle di magnetite, preparazione di uno xerogel con proprietà magnetiche contenente nanoparticelle di magnetite. <br />
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Proprietà ferrofluidiche in campi magnetici intensi <br />
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9) <br />
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a) preparazione di un vetro conduttore all'ossido di stagno <br />
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b) preparazione di TiO2 nanocristallino <br />
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c) costruzione di una cella fotovoltaica a biossido di titanio con fotosensibilizzatori <br />
Bibliografia
<p>J. D. Wright; N. A. J. M. Sommerdijk <br />
Sol Gel Materials: Chemistry and Applications <br />
Taylor and Francis, London <br />
ISBN: 90-5699-326-7 </p>
<p>M. Hosokawa et al., editors, Nanoparticle Technology Handbook <br />
<br />
Elsevier; ISBN 978-0-444-53122-3 <br />
</p>
Metodi didattici
Discussione della relazione di laboratorio <br />
<br />
Esame orale <br />
