Preparazione e caratterizzazione fotoelettrochimica di fotoelettrodi nanostrutturati di biossido di titanio drogato vanadio (V:TiO2)

Lo scopo di questa tesi è lo studio delle proprietà fotocatalitiche del biossido di titanio (TiO2) nanostrutturato, preparato in forma di particelle nanometriche, in relazione alla struttura cristallina e alla percentuale atomica dell'elemento drogante (vanadio). L'obbiettivo è quello di determinare se e come questi fattori possano modificare e migliorare le prestazioni del materiale quando è utilizzato come fotoanodo in una cella fotoelettrochimica. Sono stati sintetizzati diversi campioni di nanoparticelle attraverso la tecnica della Condensazione in Gas Inerte (IGC), modificando il rate di evaporazione tra un campione e l'altro per ottenere nanoparticelle con struttura cristallina sia in prevalenza rutilo sia in prevalenza anatasio, a seguito del trattamento termico di annealing. Le nanoparticelle sono state poi utilizzate come materiale per realizzare fotoanodi, depositandole su un vetrino ricoperto da uno strato conduttivo di ITO. La procedura per la preparazione dei fotoanodi è stata sviluppata durante questo lavoro e consiste nello spalmare con una bacchetta di vetro una soluzione acquosa contenente le nanoparticelle sul vetrino di ITO, precedente trattato per rendere la superficie idrofilica. In seguito, gli elettrodi sono stati testati attraverso l'utilizzo di una cella fotoelettrochimica, per misurarne la risposta spettrale e determinare la loro efficienza di conversione della luce in corrente elettrica. Il setup sperimentale per svolgere queste misure risolte in lunghezza d'onda è composto da una lampada, un monocromatore, la cella elettrochimica e un amplificatore lock-in, ed è stato testato per la prima volta proprio sui campioni realizzati in questo lavoro, sviluppando anche la relativa procedura di elaborazione dati, al fine di ottenere una loro corretta e attendibile interpretazione. Sono state effettuate anche misure di impedenza, voltammogrammi e misure di capacità, utilizzando il potenziostato accoppiato all'apparato sperimentale di cui sopra.