CHINANOR Nanomaterials

Sintesi ed elettrosintesi di materiali nanostrutturati: caratterizzazione e applicazioni nel settore catalitico, ambientale ed energetico

CHINANOR Nanomaterials è un gruppo multidisciplinare che nasce dall'unione di tre ricercatori con consolidate competenze nei settori della CHimica INorganica (prof. Maria Cristina Cassani), ANalitica (prof. Barbara Ballarin) e ORganica (prof. Daniele Nanni) con l’idea comune che “solo la conoscenza a 360° dei materiali permette di sfruttare totalmente le loro proprietà”. L’obiettivo della ricerca può essere riassunto come: progettazione, preparazione e caratterizzazione di materiali nanostruttutati innovativi per applicazioni nel settore catalitico, ambientale ed energetico.

 Temi di ricerca

1. Sviluppo di sistemi nanostrutturati a base di nanoparticelle metalliche

Questa linea di ricerca riguarda la messa a punto di procedure sintetiche/elettrosintetiche atte all'ottenimento di sistemi nanostrutturati a base di nanoparticelle metalliche (Au, Ag, Pt ecc) supportate su materiali di vario tipo (silice, allumina, titania, magnetite, idrotalcite, cellulosa, ecc.) funzionalizzati con residui organici. Tali nuove procedure riguardano sistemi che siano in grado sia di formare le nanoparticelle a partire da sali (es. sali di oro), sia di stabilizzarle con gruppi funzionali opportuni (ammine, tioli, ecc.). Modulando opportunamente la scelta del supporto e/o del funzionalizzante utilizzato si riesce a controllare la distribuzione dimensionale delle nanoparticelle. I sistemi ottenuti, completamente caratterizzati dal punto di vista chimico-fisico, vengono utilizzati nei seguenti ambiti:

  • catalizzatori per alcune sintesi organiche di particolare interesse industriale (ossidazioni, idroamminazioni, ecc.). I catalizzatori e le procedure sintetiche ad essi associate vengono studiati anche in condizioni di "flow chemistry".
  • applicazioni nel settore ambientale, ad esempio nella degradazione di coloranti, nella water remediation; ecc, e cosmetico.

2. Sviluppo di sistemi compositi per applicazioni nel settore energetico e sensoristico

Questa linea di ricerca ha come obiettivo la sintesi e/o elettrosintesi di film compositi a base di polimeri conduttori. Oltre ai polimeri i materiali utilizzati nel composito possono essere  ossidi, materiali conduttori, sino alla più economica cellulosa. Gli studi si riferiscono in particolare all'utilizzo di tali sistemi per la preparazione di circuiti o semicelle. L'obiettivo è quello di costruire dispositivi in grado di accumulare energia, nel caso dei pseudocapacitori, o compiere funzioni utili, come nel caso della paper electronics.

Obiettivi

Le linee di ricerca sono rivolte alla progettazione e alla realizzazione di sistemi nanostrutturati o compositi in grado di svolgere funzioni utili predeterminate. Questi studi sono di importanza fondamentale nei campi delle nanoscienze e delle nanotecnologie, attualmente in forte espansione. Gli obiettivi delle linee di ricerca presentate sono i seguenti:

  1. Ideare, sintetizzare e caratterizzare nanomateriali opportunamente supportati e/o funzionalizzati in modo da stabilizzali e renderli più efficaci dal punto di vista catalitico. Sistemi di questo tipo, adatti alla catalisi ed elettrocatalisi eterogenea, sono progettati per ottimizzare le proprietà del catalizzatore ed essere facilmente recuperati alla fine del processo, in modo da aumentare le rese di reazione e i cicli catalitici.
  2. Ideare, studiare e caratterizzare sistemi nanostrutturati in grado di fornire segnali di “output”  in risposta a specifici segnali di “input”. Tali sistemi  possono essere applicati nel settore sensoristico per applicazioni nel campo ambientale oppure nel settore energetico (pseudocapacitori) o elettronico (touch screen) (dispositivi che consentano di trasmettere, toccando il punto interessato, dei comandi a un dispositivo digitale),

Attività

Le attività sperimentali del gruppo si svolgono nel laboratorio CHINANOR Nanomaterials presso il Dipartimento di Chimica Industriale “Toso Montanari” dell’Università di Bologna. Il laboratorio è dotato di attrezzature allo stato dell’arte per la sintesi e la caratterizzazione spettroscopica ed elettrochimica di specie nanostrutturate. I metodi più ampiamente utilizzati per la caratterizzazione dei composti, dei loro componenti e di specie modello sono principalmente tecniche spettroscopiche di risonanza magnetica e di assorbimento e riflettanza UV-visibile-NIR. A queste misure si aggiungono esperimenti di voltammetria e di spettroelettrochimica, sia con elettrodi convenzionali che con elettrodi compositi allo scopo di investigare il materiale ma anche di effettuare misure elettrocatalitiche. 

Settori ERC

PE4_4 Surface science and nanostructures

PE4_8 Electrochemistry, electrodialysis, microfluidics, sensors

PE4_10 Heterogeneous catalysis

PE5_6 - New materials: oxides, alloys, composite, organic-inorganic hybrid, nanoparticles

Responsabile scientifico/Coordinatore

Prof. Daniele Nanni

(https://www.unibo.it/sitoweb/daniele.nanni)

Membri del gruppo

Prof. Barbara Ballarin 

(https://www.unibo.it/sitoweb/barbara.ballarin)

Prof. Maria Cristina Cassani

(https://www.unibo.it/sitoweb/maria.cassani/)

Dr Francesca Gambassi

(dottoranda 35° ciclo, https://www.unibo.it/sitoweb/francesca.gambassi2)

Dr. Ilaria Ragazzini

(dottoranda 34° ciclo e tutor didattico, https://www.unibo.it/sitoweb/ilaria.ragazzini6)

Collaborazioni nazionali e internazionali

  • Dipartimento di Chimica "Giacomo Ciamician", Università di Bologna.
  • Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche, Università di Ferrara.
  • Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Padova e Istituto di Chimica della Materia Condensata e di Tecnologie per l'Energia, Consiglio Nazionale delle Ricerche, ICMATE-CNR, Padova.·        
  • Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività, ISOF-CNR, Bologna.·        
  • Istituto per la Microelettronica e Microsistemi, IMM-CNR, Bologna. ·        
  • Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati, ISMN-CNR, Bologna.·        
  • Unité de Catalyse ed de Chimiedu Solide, Université Lille (F).
  • Università Politecnica delle Marche: sintesi di scintillatori organici/inorganici. ·        
  • Center of Chemistry and Biochemistry, Faculty of Sciences, University of Lisbon, Portogallo. ·        
  • Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici, ISTEC-CNR, Faenza. ·        
  • PETRONAS LUBRICANTS ITALY S.p.A., Torino, Italy.·       
  • Cromatos S.r.l.,Forlì, Italy.·        
  • UNIGRA’ S.r.l., Conselice (RA), Italy

Membri del gruppo di ricerca

Barbara Ballarin

Professoressa associata confermata

Maria Cristina Cassani

Professoressa associata confermata

Daniele Nanni

Professore associato confermato

Ilaria Ragazzini

Dottoranda

Tutor didattico

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