RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Nuovi catalizzatori redox per nuove tecnologie reattoristiche

Università di riferimento

Università degli Studi di MILANO - CHIMICA FISICA ED ELETTROCHIMICA - MILANO(MI)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Lucio FORNI

Descrizione

Le indagini della presente UR saranno suddivise in tre fasi successive.
Nella prima fase, corrispondente approssimativamente ai primi 6 mesi di lavoro, dopo un accurato aggiornamento bibliografico sugli argomenti allo studio, verranno apportati gli opportuni adattamenti dei parametri operativi delle apparecchiature di pirolisi in fiamma (FP) alla preparazione delle particolari fasi attive da studiare, prescelte di comune accordo con tutte le altre UR, e verrà verificata la correttezza dei parametri stessi, mediante preparazione, caratterizzazione e valutazione dell'attività catalitica in reattore tradizionale, di modeste quantità di una serie di campioni delle polveri nanoparticellari prescelte.
Più in dettaglio, come fasi attive saranno preparati per FP alcuni ossidi misti, perovskitici e non perovskitici, del tipo V-M-O, con M=Ti,Mg,Si,Al e rapporti (V/M) diversi, nonché Cr-M-O, con M=Ti,Mg e rapporti Cr/M diversi. I campioni in polvere nanoparticellare verranno provati in loco e distribuiti alle UR di Bologna e Napoli per un confronto dell'attività catalitica, in reattore a letto fisso tradizionale, per la ODH di propano e/o butano. Questa prima fase del lavoro si concluderà con una scelta ragionata, concordata con le altre UR, di un numero ridotto (non più di tre) di fasi attive, prescelte tra le più promettenti.
Nella seconda fase dell'attività di ricerca, corrispondente approssimativamente ai successivi 12 mesi di lavoro, verranno preparate per FP quantità sufficienti dei materiali catalitici prescelti, che verranno caratterizzati presso la stessa UR di Milano mediante le tecniche BET, XRD, SEM, EPR, TPD-TPR-QMS, FT-IR. Queste fasi attive saranno quindi deposte per dip-coating su monoliti (honeycombs) cordieritici commerciali da 400 cpi, previa scelta e deposizione, sempre per dip-coating, di un opportuno primer. Gli honeycombs saranno caratterizzati mediante le tecniche BET, SEM, TPD-TPR-QMS e sottoposti alla prova di attività catalitica per la ODH di propano in reattore honeycomb, in condizioni analoghe a quelle adottate dalle altre UR per la stessa reazione, ma con tempi di contatto più brevi possibile. I catalizzatori in polvere nanoparticellare saranno distribuiti alle altre UR (segnatamente di Torino e Genova) per la caratterizzazione più completa, mediante le tecniche e le competenze specifiche (FT-IR, TEM, Raman, ecc.) disponibili presso ciascuna UR e per prove di confronto dell'attività catalitica mediante reattore tradizionale tubolare a letto fisso (UR di Napoli) o a flusso alternato (UR di Bologna).
Con le stesse polveri nanoparticellari verranno preparate mediante dip-coating, previa scelta e deposizione di un opportuno primer, alcune membrane catalitiche, da utilizzarsi per le prove di confronto in reattore a membrana presso l'UR di Genova, utilizzando come supporto le membrane inorganiche fornite dalla stessa UR di Genova.
Infine questa UR utilizzerà i materiali catalitici in polvere, preparati e forniti dalle UR di Genova, Napoli e Bologna, per preparare, mediante dip-coating, catalizzatori monolitici di confronto, che verranno provati nel proprio reattore honeycomb, e fornirà all'UR di Genova alcuni honeycomb vergini, sui quali potranno essere duplicate le preparazioni di catalizzatori honeycomb, ma con le polveri e le tecniche messe a punto dalla stessa UR di Genova, per un migliore confronto incrociato dei risultati.
Nella terza fase dell'attività di ricerca, corrispondente agli ultimi 6 mesi di lavoro, l'attenzione verrà concentrata sulla sola fase catalitica più promettente, ottimizzandone la composizione, per es. mediante drogaggio con ossidi promotori durante la sintesi per FP, e ricercando correlazioni tra comportamento catalitico, composizione del catalizzatore e tipo di reattore impiegato.
Durante tutta la durata del progetto questa UR opererà pertanto in stretta cooperazione e sinergismo con tutte le altre UR coinvolte nel progetto stesso, tramite incontri periodici, scambio di informazioni e di materiali, misura e confronto delle proprietà chimico-fisiche e di attività dei materiali preparati presso le altre UR, ecc., oltre che per un aggiornamento continuo e reciproco sull'andamento del lavoro, anche per addivenire alla stesura in cooperazione di lavori scientifici e/o di eventuali domande di brevetto sull'argomento.