TiO2 PELLETS
La TiO2 Ŕ considerata il fotocatalizzatore per eccellenza, grazie alle sue proprietÓ e all'energy gap di 3,2 eV.
In alcuni esperimenti eseguiti sulla riduzione fotocatalitica del diossido di carbonio si Ŕ utilizzato come catalizzatore la Titania in pellets (Aerolyst 7708). Si presuppone che l'area di contatto e la capacitÓ di assorbimento/desorbimento di pellets porosi sia migliore di quella dei film sottili di titania usati come catalizzatori. I dati e i risultati riportati qui di seguito fanno riferimento all'esperimento condotto da Hu [3] e collaboratori (2006).

I pellets usati sono di forma cilindrica, con dimensioni di 4mm sia di altezza che di diametro. Sono stati ottenuti dalla P25, Degussa's TiO2 pirogenica, di composizione 80% di anatase e 20% di rutile, con particelle di 30nm e con area superficiale di 50 m2/g. Prima di essere impiegati nell'esperimento sono stati pretrattati per minimizzare le contaminazioni possibili al loro interno. In particolare dopo averli riscaldati in forno fino a 200░C, sono stati trasferiti in un essiccatore collegato ad un sistema di vuoto convenzionale, degassati per poche ore e puliti con un flusso purificato di anidride carbonica.

L'esperimento si svolge in un reattore fotocatalitico, il quale schema Ŕ riportato qui di fianco. La parte principale Ŕ un tubo cilindrico di quarzo, lungo 300 mm con un diametro esterno di 74 mm e di spessore 3 mm. Al suo interno Ŕ stato integrato una piatto di vetro per contenere il catalizzatore in pellets. Sopra al tubo di quarzo sono poste tre lampade germicida NEC (GL8), le quali irradiano una grande quantitÓ di raggi UVc (253,7nm) con una potenza di emissione di 1,6 W per ogni lampada. A causa della sensibilitÓ dei risultati attesi, le eventuali influenze esterne, come la luce ambientale esterna, sono state minimizzate schermando il reattore con uno strato di isolante ottico per tutta la durata dell'esperimento.
In una seconda parte dell'esperimento sono state impiegate un secondo tipo di lampade NEC a fluorescenza (FL8BL-B), le quali emettono raggi UVa (365 nm) con una potenza di emissione di 1,0 W per lampada.
L'analisi gas-cromatografica del contenuto nel reattore mostra la formazione di metano con una resa di circa 200 ppm e di 100 ppm quando i 100g di pellets sono irradiati per 48 h a pressione e temperatura ambiente rispettivamente con lampade UVc e UVa. Non Ŕ stata osservata la formazione di altri idrocarburi. Oltre al CH4 sono stati rivelati il CO e idrogeno molecolare; il primo con un rapporto CO/CH4 circa uno, mentre il secondo con un rapporto H2/CH4 di 0,6. L'ossigeno non Ŕ stato trovato nella miscela gassosa analizzata.
Molto probabilmente, comparando questo ultimo dato con altri studi, l'ossigeno e le specie che lo contengono sono fotoadsorbite sui catalizzatori; oltre alla mancata rivelazione questo fenomeno blocca i siti attivi e ingombra la superficie catalitica riducendo la mobilitÓ, la probabilitÓ di interazione e la resa dei vari intermedi. Ulteriore conferma della supposizione precedente pu˛ essere tratta dallo studio del meccanismo di reazione. Infatti dallo schema si nota la formazione di due molecole di ossigeno per ogni molecola di diossido di carbonio e di acqua coinvolte rispettivamente nel processo di fotoriduzione e di fotoossidazione.
La formazione di metano avviene per combinazione del radicale carbonio, ottenuto dall'anidride carbonica, con protoni, ottenuti dall'acqua, ed elettroni forniti dalla banda di conduzione del catalizzatore. La presenza del monossido di carbonio deriva molto probabilmente dall'incompleta riduzione del diossido di carbonio; questo potrebbe essere dovuto alla ricombinazione del radicale carbonio con l'ossigeno sulla superficie catalitica causata dall'insufficienza di protoni prodotti dall'acqua, essendo l'umiditÓ relativa minore del 3% a temperatura ambiente. La combinazione degli stessi ioni idrogeno con due elettroni per formare idrogeno molecolare oltre a togliere protoni dall'ambiente di reazione consuma elettroni, questo causa una drastica riduzione nella resa del metano.
Dai risultati ottenuti si pu˛ affermare che la Titania in pellets Ŕ in grado di ridurre la CO2, ma non in modalitÓ tale da usare i prodotti come carburanti di immediata applicazione.


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