Studio e realizzazione di materiali ceramici per la produzione di solar fuels

L’obiettivo di questo lavoro di Tesi è la sintesi e la caratterizzazione di materiali ceramici per la produzione di solar fuels per mezzo della riduzione foto-indotta della CO2 in cella foto-elettrochimica (PEC). La produzione di solar fuels non è solo importante come tecnologia potenzialmente in grado ridurre la quantità di CO2 in atmosfera derivante dall’utilizzo di combustibili fossili, ma anche come possibile mezzo di immagazzinamento di energia. Per questo scopo, è stata studiata la perovskite doppia calcio rame titanato (CCTO), avente formula chimica CaCu3Ti4O12 e sui suoi derivati dopati Fe(III), sia sul sito occupato dal Cu(II), che sul sito occupato dal Ti(IV), per ottenere, rispettivamente CaCu3–xFexTi4O12 e CaCu3Ti4–xFexO12 (x = 0.015, 0.03, 0.06, 0.1). Sono stati confrontati due metodi di sintesi valutando purezza, morfologia e area superficiale delle polveri ottenute, tramite XRD, SEM e BET, e valutandone le proprietà ottiche e fotocatalitiche in termini di degradazione della Rodamina B. Il metodo sol-gel è risultato essere il migliore per tutti i sistemi considerati. I campioni con le proprietà migliori sono stati poi utilizzati per costruire elettrodi tramite due differenti metodi: deposizione manuale e serigrafia. Le proprietà dei differenti elettrodi sono state valutate tramite voltammetria ciclica ed impedenza, tenendo principalmente conto della loro capacità di assorbire la luce. Gli elettrodi migliori preparati tramite serigrafia sono stati poi caratterizzati tramite analisi Mott-Schottky, per determinarne le proprietà elettroniche, ed infine testati in cella PEC, sia in condizioni di buio sia sotto illuminazione, per valutarne le prestazioni sia nell’ossidazione dell’acqua che nella riduzione di CO2.