Obiettivi formativi
<br />Fornire agli studenti le conoscenze di base del processo sol-gel per la produzione di materiali inorganici.<br />In laboratorio, di fornire agl istudenti un approccio di tipo osservativo alla preparazione di un materiale inorganico per via chimica. Permettere in maniera semplice e diretta l'associazione tra metodi di preparazione e proprietà dei materiali.
Prerequisiti
Laurea triennale in Scienze e Tecnologie Chimiche
Contenuti dell'insegnamento
<br />1) I polimeri inorganici. Basi di chimica del processo sol gel; i precursori: cenni di chimica del silicio, cloruri ed alcossidi, preparazione e proprietà chimico fisiche; definizioni di sol e gel; Le reazioni di idrolisi e condensazione. Gli alcogel. Influenza dei parametri di reazione sulla formazione di gel inorganici a base di silicio. Effetti elettronici e sterici dei sostituenti, effetto del solvente, effetto della concentrazione, effetto del rapporto acqua precursore, effetto del catalizzatore, effetto del metodo di essicamento. Proprietà dei gel, xerogel e aerogel e utilizzo tecnologico.<br />Tecniche di caraterizzazione di materiali ottenuti via sol-gel: spettroscopia FTIR, tecniche di dispersione luminosa, misure di aree superficiali, NMR allo stato solido, microanalisi CHNS-O, microscopie elettroniche SEM e TEM.<br /> <br />2) I materiali ibridi organici-inorganici. Classificazione dei materiali ibridi ed esempi. Tecniche di preparazione dei precursori, materiali ibridi a base di silicio ottenuti per via sol gel, caratterizzazione chimico fisica dei materiali ibridi. Definizione di interfase. Materiali polisilsesquiossanici a struttura poliedrica. Applicazioni dei materiali ibridi.<br /> <br />3) La preparazione di ossidi misti per processo sol-gel. Inconvenienti del metodo, esempi applicativi. <br /> <br />4) La condensazione non idrolitica. Meccanismi di reazione, esempi di applicazione. <br /><br /> <br />Parte di laboratorio<br /> <br />1) preparazione di xerogel silicei in condizioni di reazione differenti. Correlazione tra proprietà macroscopiche e struttura dei materiali ottenuti.<br /> <br />2) preparazione di materiali ibridi contenenti ammine mono- bi- e tri-dentate. Utilizzo dei materiali preparati come assorbenti per metalli da aoluzioni acquose. Chimica di coordinazione in fase supportata.<br /> <br />3) preparazione di molibdati di metalli di transizione supportati su silice tramite processo sol-gel. Stabilizzazione di fasi metastabili. <br /> <br />4) Esercitazioni pratiche di spettroscopia FT-IR: acquisizione di spettri mediante tecniche in trasmissione (pastiglia KBr, nujol, soluzione), HATR (cristallo ZnSe e diamante) e microspettrofotometria.<br /> <br />5) preparazione di film di ossidi misti a base di silice su vetro mediante dip-coating. Caratterizzazione con microspettrofotometria FTIR<br /> <br />6) preparazione di fibre vetrose via sol gel.
Bibliografia
<br />J. D. Wright; N. A. J. M. Sommerdijk<br />Sol Gel Materials: Chemistry and Applications<br />Taylor and Francis, London<br />ISBN: 90-5699-326-7<br />ISSN: 1027-3654
Metodi didattici
<br />Valutazione della relazione delle esperienze di laboratorio e prova orale
