Abstract
Il progetto SUN-SPOT mira alla conversione dell’energia solare in energia chimica tramite la produzione di idrogeno dalla riduzione dell’acqua, abbinata alla valorizzazione della biomassa per ottenere sostanze chimiche a più alto valore aggiunto. SUN-SPOT propone la progettazione e la sintesi di nanomateriali ibridi basati su nanocristalli di solfuro di rame e indio (CIS QD) e catalizzatori molecolari che sono incorporati in una cella fotoelettrochimica. Per raggiungere questo obiettivo innovativo, il progetto prevede uno studio approfondito delle proprietà fotofisiche ed elettrochimiche del nuovo nanomateriale ibrido e dei suoi componenti. Questo studio preliminare consentirà di acquisire le conoscenze per chiarire l'accoppiamento elettronico tra il CIS QD e il catalizzatore.
Risultati raggiunti
Alla conclusione del progetto SUN-SPOT, le attività svolte hanno permesso di raggiungere gli obiettivi principali previsti nel campo della conversione fotoelettrochimica dell’energia solare in energia chimica. Il progetto ha sviluppato e validato fotoanodi basati su quantum dots di solfuro di rame e indio, CIS-QD, integrati su TiO2 mesoporoso mediante funzionalizzazione con acido diidrolipoico, ottenendo materiali in grado di assorbire efficacemente nella regione visibile e di generare fotocorrenti significative. Il trattamento con CdS ha consentito un ulteriore miglioramento delle prestazioni, evidenziando un più efficiente processo di separazione di carica. È stato inoltre condotto uno screening sistematico di mediatori redox, che ha permesso di distinguere i regimi operativi favorevoli da quelli limitati da fenomeni di ricombinazione, identificando quest’ultima come il principale fattore critico in presenza di mediatori reversibili, quali TEMPOL e ferroceni. Parallelamente, sono state esplorate strategie di passivazione e modifica interfacciale, incluse silanizzazione e impiego di PEDOT, utili a chiarire i limiti di stabilità e trasferimento di carica dei sistemi studiati. Il progetto ha inoltre prodotto una piattaforma molecolare di riferimento basata su complessi Ru(II)/quaterpiridina, completamente caratterizzata dal punto di vista fotofisico ed elettrochimico, fornendo descrittori affidabili per correlare struttura, proprietà redox, tempi di vita degli stati eccitati e potenziale impiego in architetture ibride. Sono stati consolidati protocolli condivisi di fabbricazione, misura fotoelettrochimica, confronto inter-unità e valutazione diagnostica, anche attraverso attività coordinate tra UNIME, UNIBO e UNIFE. Nel complesso, SUN-SPOT si conclude con una base sperimentale solida per futuri sviluppi su materiali ibridi, controllo delle interfacce e valorizzazione fotoelettrochimica della biomassa accoppiata alla produzione di combustibili solari.Dettagli del progetto
Responsabile scientifico: Paola Ceroni
Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Chimica "Giacomo Ciamician"
Coordinatore:
Università degli Studi di MESSINA(Italy)
Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 69.936,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio
28/09/2023
Data di fine:
31/01/2026
