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PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
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Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
ZEOLITI, MATERIALI MICROPOROSI, ALTA TEMPERATURA, ALTA PRESSIONE, SIMULAZIONI NUMERICHE, INTERAZIONI HOST-GUEST, LUCE DI SINCROTRONE, TRANSIZIONI DI FASE, SENSORI DI GAS

Zeoliti in condizioni non-ambiente: caratterizzazione teorico-sperimentale ed applicazioni tecnologiche innovative

Università degli Studi di Ferrara
Abstract
Questo progetto intende ampliare e approfondire le conoscenze su una classe di materiali, le zeoliti, la cui importanza economica ed industriale è in continua crescita. Le loro applicazioni, che vedono questi materiali agire come veri e propri nano-reattori, spaziano dalla depurazione delle acque reflue alla detergenza, dalla catalisi eterogenea al recupero ambientale, dall'uso quali setacci molecolari o assorbitori selettivi a quello come scambiatori ionici.
Nel presente progetto saranno affrontate problematiche riconducibili sia alla ricerca di base che a quella applicata, e saranno ottenute informazioni essenziali per l'applicabilità di questi materiali in processi tecnologici.
Caratteristica peculiare del progetto è la strategia di indagine multi-tecnica sperimentale/teorica che esso adotta, che vede operare in stretta collaborazione cristallografi esperti di diffrazione a raggi X in luce di sincrotrone in condizioni non ambientali con chimici fisici teorici esperti di tecniche di simulazione, con l'obiettivo comune di:
i) giungere ad una interpretazione, sia strutturale che dinamica, del comportamento dei materiali zeolitici sottoposti a condizioni di alta temperatura o pressione;
ii) prevedere il loro comportamento nelle condizioni operative in cui possono essere utilizzate in processi tecnologici;
iii) prevedere e interpretare le modificazioni delle proprietà chimico-fisiche indotte dalle condizioni non ambiente, che >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Alberto Alberti Università degli Studi di FERRARA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Uno dei risultati dell’elevato numero di studi sulla caratterizzazione cristallochimica di zeoliti naturali e sintetiche, in condizioni ambiente e non ambiente, svolti dalle UR del Progetto nella loro lunga storia di interesse scientifico per questi interessantissimi materiali (inclusi gli studi condotti nei progetti PRIN 2001 e PRIN 2004) è la consapevolezza del valore della ricerca di base per lo sviluppo della scienza e della tecnologia dei materiali.
In particolare la conoscenza accumulata negli anni sulle modificazioni strutturali e le trasformazioni di fase di materiali microporosi ci ha spinto non solo a continuare la ricerca nel campo delle alte temperature e pressioni, usando un approccio multidisciplinare basato su tecniche sperimentali e computazionali all’avanguardia, ma anche a studiare aspetti di più immediato interesse tecnologico, dove il comportamento termico della zeolite gioca un ruolo fondamentale.
Nello specifico la Unità di Ferrara si occuperà di:
a) modificazioni strutturali e cambiamenti della coordinazione del boro nelle zeoliti ricche in boro nel framework (borosilicati o boraliti) quando riscaldate (in particolare, sodalite ZSM-5, ZSM-12, levina)
b) stabilità di zeoliti a basso rapporto Si/Al (zeolite A, zeolite X, zeolite Y, zeolite P) se costrette ad un elevato numero di processi di disidratazione e reidratazione, quando usate come materiali idrofilici nei sensori di gas.
La Unità di Messina si occuperà di:
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Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Una delle più interessanti proprietà dei materiali microporosi è il loro comportamento in condizioni non ambiente (ad. es- stabilità, trasformazioni di fase). Questo comportamento è di particolare importanza per l'ampio spettro di applicazioni industriali di questi materiali. Tuttavia per molte zeoliti, o materiali tipo zeolite, informazioni accurate e dettagliate sulla loro risposta al riscaldamento e alla pressione sono ancora non adeguate o addirittura controverse o non attendibili.
E' ben noto che materiali a struttura zeolitica perdono acqua e/o molecole organiche per riscaldamento. E' anche noto che il comportamento di questi composti, e di conseguenza la loro efficienza nelle applicazioni, varia spesso in modo decisivo in funzione di molti parametri:
topologia, condizioni di sintesi, agenti indirizzanti la struttura, cationi scambiabili, modalità di scambio, chimismo e ordine-disordine nel framework, occupanza e distribuzione degli ioni extraframework, posizione dei siti acidi, e molti altri. A volte questo processo causa un cambiamento topologico non reversibile, almeno per tempi relativamente brevi. Altre volte non si hanno modificazioni rilevanti e il processo è perfettamente reversibile.
La peculiarità della loro risposta al riscaldamento è nota già dal lontano 1890, quando Rinne [1] osservò che quando la natrolite è riscaldata si trasforma in una nuova fase che, posta in condizioni ambiente, riassorbe acqua e ritorna alla >>>