Catalizzatori e Processi Catalitici (Curriculum Reattività e Funzione)

 

Anno accademico 2018/2019

Codice attività didattica
MFN1289
Docenti
Prof. Silvia Bordiga
Prof. Anna Chiorino (Titolare del corso)
Dott. Elena Clara Groppo (Titolare del corso)
Corso di studio
Corso di Laurea Magistrale in Metodologie Chimiche Avanzate (D.M. 270)
Anno
2° anno
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
CHIM/02 - chimica fisica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Buone basi di fisica, chimica-fisica e chimica generale inorganica (struttura atomica, legame chimico, termodinamica e termochimica, elementi basilari di cristallografia, conoscenza di tecniche spettroscopiche di indagine)
 
 

Obiettivi formativi

Lo scopo del corso è quello di fornire le basi ed i principi della catalisi per permettere agli studenti di comprendere meglio le attuali direzioni di sviluppo della chimica moderna con particolare attenzione alla sostenibilità energetica e ambientale dei processi chimici.

 

Risultati dell'apprendimento attesi

Il corso si propone di fornire agli studenti strumenti teorici e dati sperimentali che permettano di:
i) comprendere le relazioni tra composizione, struttura e proprietà catalitiche delle principali tipologie di catalizzatori (con particolare attenzione per i catalizzatori eterogenei);
ii) conoscere i principi fondamentali che regolano l’attivazione di molecole semplici al fine di comprendere i principali meccanismi attraverso cui opera la catalisi;
iii) familiarizzare con alcuni tipologie di processi catalitici, come per esempio le reazioni di idrogenazione, di ossidazione parziale, di polimerizzazione.

 

Programma

Introduzione ai catalizzatori solidi utilizzati in catalisi eterogenea, caratteristiche auspicabili delle fasi di supporto e delle fasi attive con particolare attenzione a: 1) difetti reticolari termodinamici intrinseci, evidenze sperimentali e conseguenze della loro presenza (conducibilità ionica), 2) difetti di stechiometria.
Interfaccia solido-gas ed fenomeno dell'adsorbimento.
La fisisorzione: il modello BET, l’area superficiale, la porosità superficiale e loro determinazione.
La chemisorzione: i principali tipi di isoterma e le informazioni che ne derivano.
Chemisorzione molecolare e dissociativa su metalli, su ossidi isolanti e su ossidi semiconduttori: effetti elettronici, chemisorzione cumulativa e depletiva.
Catalizzatori metallici supportati e interfacce solido-solido: modifiche elettroniche e strutturali dovute alle piccole dimensioni, implicazioni termodinamiche dovute all'estensione della superficie, fenomeni di aggregazione, sinterizzazione, coalescenza.
Schema di funzionamento della marmitta catalitica: suoi costituenti e relative funzioni.
Cenni alle fuel cells a membrana polimerica: schema di funzionamento, costituenti e loro ruoli. Esempi di caratterizzazione morfologico-strutturale e spettroscopica di superficie di catalizzatori a base di oro nanodisperso su vari supporti; valutazione delle prestazioni come catalizzatori nella produzione e purificazione di idrogeno.
L’attivazione della molecola di idrogeno e i catalizzatori di idrogenazione; il concetto di selettività nei catalizzatori di idrogenazione; relazione tra struttura, attività e selettività.
L’attivazione della molecola di CO su superfici metalliche e ossidriche.
Energia, idrogeno, monossido di carbonio e metano.
Fasi attive e supporti in catalizzatori microporosi; catalisi in petrolchimica.
Produzione di idrocarburi da fonti rinnovabili. Processi catalitici puliti.
Catalizzatori di polimerizzazione e oligomerizzazione di olefine.

 

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in un colloquio orale e prevede una valutazione in trentesimi.

 

Testi consigliati e bibliografia

  • Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso i docenti o sul sito del corso
  • I testi base consigliati per il corso sono: testi fondamentali di Chimica Fisica, come ad esempio Atkins, “Chimica fisica”.
  • Il materiale per approfondimenti e integrazioni sarà eventualmente indicato dai docenti durante lo svolgimento del corso, e sarà reperibile nella Biblioteca Chimica o in rete.
 
Ultimo aggiornamento: 12/07/2013 14:13
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