Добірка наукової літератури з теми "Caratterizzazione elettrochimica"

La ricerca sulle fonti di energia rinnovabili è un tema di grandissima importanza. Tra queste, l’energia solare è una delle più promettenti. Essa può essere convertita in energia chimica. In questo caso, l’energia solare viene sfruttata per produrre combustibili, i cosiddetti solar fuels, fra i quali spicca l’idrogeno, che non rilascia sostanze inquinanti o gas serra durante la combustione tradizionale o in celle a combustibile. L’idrogeno può essere ottenuto dall’acqua tramite una cella fotoelettrochimica, in cui la luce solare, assorbita da un elettrodo semiconduttivo, permette che avvenga la scissione delle molecole d’acqua. Il materiale più studiato per realizzare i fotoelettrodi è la TiO2, grazie alla resistenza alla corrosione e al basso costo. In questa tesi è descritta la realizzazione, effettuata in laboratorio, di fotoelettrodi di TiO2 e le misure effettuate su di essi. Gli elettrodi sono stati prodotti tramite deposizione fisica di vapori, con la quale è stato possibile realizzare dei film sia compatti che porosi costituiti da nanoparticelle, questi ultimi tramite la condensazione in atmosfera gassosa. Sono stati prodotti elettrodi di vari spessori e in diverse condizioni durante l’evaporazione e sono stati sottoposti a trattamenti termici. Essi sono stati utilizzati come fotoanodi in una cella fotoelettrochimica sulla quale sono state compiute misure per determinare grandezze come la fotocorrente prodotta in condizioni di illuminazione e il flatband potential. Inoltre è stato discusso un modello circuitale con cui è possibile schematizzare la cella ed è stato verificato il suo effettivo funzionamento tramite misure di spettroscopia di impedenza. In questo modo si è cercato di determinare per quali valori di spessore, trattamento termico e condizioni di crescita i campioni dessero le risposte migliori. La morfologia superficiale dei campioni è stata analizzata tramite la microscopia elettronica a scansione (SEM) e quella a forza atomica (AFM).

Il WO3, triossido di tungsteno, presenta livelli energetici favorevoli per la produzione di ossigeno nel water splitting e dunque è un ottimo fotoanodo. Il suo band-gap compreso tra 2.6 - 2.7 eV permette di assorbire parte dello spettro visibile e ciò è di particolare interesse per le applicazioni energetiche. In questo lavoro di tesi sono stati caratterizzati due campioni di WO3 prodotti con lo stesso metodo. Si sono effettuate delle misurazioni CV da cui si sono analizzati gli andamenti della densità di corrente. Quello che si è riscontrato è una disuguaglianza nella produzione di fotocorrente tra i due campioni. Si è provveduto quindi a sottoporre i campioni a transienti di fotocorrente. Con dei �fit le cui funzioni sono formate da tre esponenziali si sono ricavati i tempi caratteristici due crescenti e uno decrescente della fotocorrente. Il primo risultava inferiore nel secondo campione mentre gli altri due erano simili tra i due campioni. La differenza principale tra i due si è vista essere la corrente di equilibrio. Il campione che produceva maggiore fotocorrente risultava anche avere corrente di equilibrio più elevata. Per giusti�care questo andamento non atteso si è utilizzata la spettroscopia di impedenza. Ai dati ottenuti si è applicato un fi�t formato da un circuito con tre resistenze e due elementi capacitivi. Estrapolati i valori degli elementi circuitali è risultato che il campione che produceva minore fotocorrente aveva resistenze delle interfacce più elevate mentre l'elemento capacitivo della zona di svuotamento era inferiore rispetto a quello dell'altro campione.

In questo lavoro di tesi sono stati caratterizzati materiali nanostrutturati ottenuti mediante deposizione di film sottili di biossido di titanio e nanohorns su substrati conduttori. La deposizione dei film sottili è stata eseguita mediante Chemical Vapour Deposition e Physical Vapour Deposition. Le misure sperimentali eseguite sui campioni hanno consentito di verificare le proprietà elettriche e fotochimiche dei materiali e il loro potenziale impiego quali elettrodi in celle elettrochimiche per la conversione di energia radiante in energia elettrica. Per lo studio sono state utilizzate tecniche elettroanalitiche dinamiche innovative quali la microscopia elettrochimica a scansione e la microscopia capillare

In this thesis we have identified two electrochemical procedures for preparing two compounds of copper hexacyanoferrate (CuHCF) films with different compositions and structures. The deposition were carried out using a “two steps” method consisting in electrochemical oxidation of previously deposited metallic copper on carbon substrates (glassy carbon and graphite foil electrodes) in K3[Fe(CN)6] solution. Both films, CuHCF-methodA and CuHCF-methodB, were characterized by cyclic voltammetry (GC) and their study using XANES spectroscopy revealed evidence of different structures. Additionally, insertion and extraction of different cations (Na+, K+, Mg2+, Al3+ and Cs+) were performed and the results indicate that CuHCF-methodA has slightly better performances and operational stability than CuHCF-methodB. Data from galvanostatic charge-discharge tests confirme the latter observation. An application for amperometric detection of H2O2 and SEM micrographs are also reported for both films (method A and B). Comparing these results with a previous work of our research group, seems that the deposition of two different compounds using methodA and methodB is due to the different stoichiometry of ions Cu2+ e [Fe(CN)6]3– created near electrode surface during the dissolution step.

In questo lavoro di tesi si riportano i risultati ottenuti nella messa a punto di metodi elettrochimici per la determinazione di inquinanti di interesse ambientale quali Ni(II), Co(II), Cr(III), Cr(VI) e As(III) con nuovi supporti elettrodici: i pyrolyzed photoresist carbon electrodes (PPCE). Tali elettrodi sono ottenuti per pirolisi di un photoresist negativo (SU-8) a 900°C in atmosfera inerte (azoto). Il processo ad alta temperatura converte il polimero in carbonio vetroso. Inizialmente, il comportamento elettrochimico dei PPCE è stato caratterizzato mediante voltammetria ciclica (CV) di un probe redox dal comportamento reversibile, il ferricianuro di potassio. In un secondo momento è stata studiata la possibilità di estendere la finestra di potenziale accessibile ai PPCE, al fine di poter determinare metalli ed altri analiti inorganici il cui potenziale di stripping si trovi a valori particolarmente negativi, per i quali l’evoluzione di idrogeno ne impedisca la determinazione. Per questa ragione si è scelto di modificare la superficie dei PPCE con bismuto: metallo non tossico e con prestazioni elettrochimiche comparabili a quelle del mercurio. Gli elettrodi così modificati hanno permesso lo sviluppo di metodiche di analisi per nichel e cobalto, basate sulla voltammetria di adsorbimento e stripping catodico (AdCSV), impiegando la dimetilgliossima come legante. È stata studiata sia la deposizione del bismuto in-situ che ex-situ, e sono stati ottenuti limiti di rivelabilità (detection limit, DL) per il nichel di 0.05 ppb in presenza di solo Ni(II), e di 1 ppb con Co(II) nella stessa soluzione. È stato messo a punto anche un metodo elettroanalitico per la speciazione del cromo inorganico. La modifica dell’elettrodo con bismuto e l’impiego del pirocatecolo violetto (PCV) come legante hanno permesso la determinazione selettiva di Cr(VI) tramite AdCSV raggiungendo un DL di 0.09 ppb. La quantificazione delle specie con altri stati di ossidazione avviene con la completa ossidazione di tutto il cromo a Cr(VI) tramite irradiazione con luce UV in soluzione satura di ossigeno. Infine, la deposizione di nanoparticelle di oro sulla superficie dei PPCE ha permesso la determinazione di As(III) tramite voltammetria di stripping anodico (ASV). La morfologia delle particelle è stata caratterizzata al SEM e i PPCE così modificati hanno fornito un DL per As(III) di 1 ppb con soli 120 s di deposizione.

In questa tesi è stato esposto il lavoro, svolto in laboratorio, di fabbricazione degli OECTs, seguito dalle misure raccolte durante le prove effettuate, con le relative analisi e discussioni dei risultati ottenuti. É stato dimostrato che gli OECTs basati sul PEDOT:PSS sono in grado di fornire una misura della concentrazione di sostanze ossidanti.

In questo lavoro di tesi è stata studiata la chimica di coordinazione delle basi coniugate di malonaldeide (MA), bromomalonaldeide (BrMA) e nitromalonaldeide (NMA) nei confronti di ioni trivalenti di elementi del gruppo 3 e della serie dei lantanidi. Sono stati isolati sia complessi omolettici che derivati aventi ulteriori leganti azoto- o ossigeno-donatori nella sfera di coordinazione. E’ stata indagata la luminescenza nel visibile dei derivati di europio(III) e terbio(III) e i composti che hanno manifestato effetto-antenna sono stati impiegati come droganti per la preparazione di materiali plastici fotoluminescenti basati sui polimeri PMMA e PVP. E’ stato infine studiato il comportamento redox dei complessi di europio. E’ stata osservata la riduzione monoelettronica reversibile del centro metallico per i complessi del legante BrMA, con ottenimento di un composto avente fotoluminescenza regolabile in funzione di un potenziale elettrico esterno.