Heterogeneous catalysis
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
The course aims to illustrate the heterogeneous catalysis in all its different aspects. Catalysts and catalytic processes for the industrial and for environmental remediation processes, including photocatalysis, will be described. Basic information on the design, preparation methods, bulk and surface catalyst properties, and development of industrial catalysts and catalytic processes will be illustrated.
Risultati apprendimento attesi
At the end of the course, students will be able to understand the role of heterogeneous solids in given reactions, to know the main techniques suitable for characterize the surface and bulk properties of heterogeneous catalysts and to know the main surface reaction mechanisms by making laboratory tests. From the several illustrated case history, the students should grow a positive vision on the importance of heterogeneous catalysis in the industrial and environmental processes.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Definizione di catalizzatore e reazione catalitica. Concetti di attività, selettività, produttività e resa di un catalizzatore. Cinetica e fasi elementari: diffusione, adsorbimento, reazione chimica e desorbimento. Azione catalitica limitata dalla diffusione esterna ed interna. Sviluppo di catalizzatori industriali: metodi di progettazione e preparazione (operazioni unitarie per la preparazione di catalizzatori sfusi e supportati, inclusa la forma del catalizzatore); materiali catalitici (fase attiva, supporti e promotori). Determinazione delle proprietà del catalizzatore di massa e di superficie mediante tecniche spettroscopiche, di analisi termica, chimiche e basate sui raggi X. Invecchiamento dei catalizzatori: disattivazione, avvelenamento e azioni per la rigenerazione dei catalizzatori esauriti.
Fotocatalisi e fotocatalizzatore: concetti e applicazioni in diverse reazioni per la produzione di energia e per il disinquinamento ambientale.
Case histories: applicazioni di catalizzatori nel campo della risoluzione dei problemi ambientali e della chimica sostenibile.
Esperimenti pratici: operazioni per la preparazione di catalizzatori solidi; determinazione dell'area superficiale specifica e della porosità mediante adsorbimento di azoto; determinazione di diverse proprietà di catalizzatori con metodi spettroscopici, termici e microscopia; esecuzione di reazioni catalitiche e fotocatalitiche in reattori batch e continui.
Fotocatalisi e fotocatalizzatore: concetti e applicazioni in diverse reazioni per la produzione di energia e per il disinquinamento ambientale.
Case histories: applicazioni di catalizzatori nel campo della risoluzione dei problemi ambientali e della chimica sostenibile.
Esperimenti pratici: operazioni per la preparazione di catalizzatori solidi; determinazione dell'area superficiale specifica e della porosità mediante adsorbimento di azoto; determinazione di diverse proprietà di catalizzatori con metodi spettroscopici, termici e microscopia; esecuzione di reazioni catalitiche e fotocatalitiche in reattori batch e continui.
Prerequisiti
Conoscenza dei concetti fondamentali di termodinamica e cinetica.
Metodi didattici
La modalità didattica prevede sia lezioni frontali classiche che illustrazioni/discussioni, sotto forma di case histories, di alcuni articoli tra i più importanti apparsi negli ultimi anni nella letteratura scientifica specifica.
Materiale di riferimento
J.M. Thomas, W.J. Thomas, Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis, VCH, Weinheim, 1997 (ISBN 3-527-29239-X);
R.A. Sheldon, I. Arends, U. Hanefeld, Green Chemistry and Catalysis Wiley-VCH, Weinheim, 2007 (ISBN: 978-3-527-30715-9);
G. Rothenberg, Catalysis. Concepts and Green Applications, Wiley-VCH, Weinheim, 2008 (ISBN: 978-3-527-31824-7).
R.A. Sheldon, I. Arends, U. Hanefeld, Green Chemistry and Catalysis Wiley-VCH, Weinheim, 2007 (ISBN: 978-3-527-30715-9);
G. Rothenberg, Catalysis. Concepts and Green Applications, Wiley-VCH, Weinheim, 2008 (ISBN: 978-3-527-31824-7).
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Oltre a una prova orale, che riguarderà tutti gli argomenti trattati in aula, gli studenti prepareranno una relazione scritta sugli esperimenti che verranno mostrati durante le esercitazioni di laboratorio.
Per la prova orale, gli studenti devono dimostrare di saper trattare qualsiasi argomento della catalisi eterogenea, tra quelli trattati durante il corso, con buona padronanza e sostenere una discussione su determinati aspetti catalitici con i docenti.
Per la prova orale, gli studenti devono dimostrare di saper trattare qualsiasi argomento della catalisi eterogenea, tra quelli trattati durante il corso, con buona padronanza e sostenere una discussione su determinati aspetti catalitici con i docenti.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Laboratori: 16 ore
Lezioni: 40 ore
Lezioni: 40 ore
Docenti:
Chiarello Gian Luca, Gervasini Antonella
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Tutti i giorni previo appuntamento
Ricevimento:
Su richiesta via e-mail
Stanza R25S Piano rialzato, corpo B del Dipartimento di Chimica