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Percorso della pagina
  1. Area di Scienze
  2. Corso di Laurea Magistrale
  3. Scienze e Tecnologie Chimiche [F5402Q - F5401Q]
  4. Insegnamenti
  5. A.A. 2021-2022
  6. 2° anno
  1. Catalisi per l'Ambiente e l'Energia
  2. Introduzione
Insegnamento Titolo del corso
Catalisi per l'Ambiente e l'Energia
Codice identificativo del corso
2122-2-F5401Q072
Descrizione del corso SYLLABUS

Syllabus del corso

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Esporta

Obiettivi

Lo studente dovrà acquisire i fondamenti teorici, concettuali e metodologici sugli aspetti fondamentali e le applicazioni della catalisi, con particolare enfasi nell’ambito energetico ed ambientale.

Conoscenze e capacità di comprensione

Al termine del corso lo studente conoscerà:

- i principi fondamentali della catalisi omogenea ed eterogenea;

- i principi fondamentali della fotocatalisi e dell’elettrocatalisi;

- i metodi per preparare i catalizzatori omogenei and eterogenei;

- i metodi per caratterizzare l’attività catalitica e selettività catalitica;

- i metodi per determinare i meccanismi di reazione, con misure cinetiche e con spettroscopie specifiche;

- le principali applicazioni della catalisi nel campo dell’energia, dell’industria chimica, della biochimica, dell’ambiente, ecc.

- le principali aree di ricerca nell’ambito della catalisi per applicazioni ambientali e energetiche e le relative criticità.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate

Al termine del corso lo studente è in grado di:

- riconoscere il valore aggiunto della catalisi e della sua importanza per accelerare le reazioni chimiche, scegliere le tecniche di caratterizzazione più adatte, individuare gli step limitanti la reazione e come progettare un catalizzatore per accelerarli;

- valutare il tipo di catalisi più adatto per una data reazione chimica ed individuare le metodologie di progettazione più idonee.

L’obbiettivo finale del corso è rendere lo studente in grado di applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso, e di comprendere gli argomenti trattati nella letteratura scientifica riguardante gli aspetti chimici della catalisi.

Autonomia di giudizio

Al termine del corso lo studente è in grado di:

- Riconoscere le potenzialità della catalisi nell’industria chimica, energetica ed ambientale;

- Riconoscere potenziale innovativo e le potenziali ricadute a lungo termine della ricerca nell’ambito della catalisi.

Abilità comunicative

-Al termine del corso lo studente ha appreso come descrivere in una relazione tecnica i principali avanzamenti in un dato settore nell’ambito della catalisi e ad esporre in modo chiaro e sintetico con proprietà di linguaggio gli obiettivi, il procedimento ed i risultati delle elaborazioni effettuate.

Contenuti sintetici

- Aspetti fondamentali della catalisi: cinetica di reazione, meccanismi di reazione e ruolo del catalizzatore

- Classificazione della catalisi: catalisi omogenea, catalisi eterogenea, fotocatalisi ed elettrocatalisi: differenze e analogie, esempi rappresentativi

- Preparazione e caratterizzazione del catalizzatore, attività e selettività catalitica, misura delle proprietà catalitiche

- Applicazioni della catalisi con particolare enfasi alle applicazioni energetiche e ambientali.


Programma esteso

1.     Aspetti fondamentali: cosa è la catalisi?

Catalisi e meccanismi di reazione: stadi limitanti la reazione

2.     Tipi catalisi

Catalisi omogenea

Catalisi eterogenea

Fotocatalisi

Elettrocatalisi

3.     Preparazione e caratterizzazione del catalizzatore

Preparazione del materiale catalitico

Attività e selettività del catalizzatore

Misura delle proprietà catalitiche

4.     Applicazioni della catalisi

Catalisi per l’industria chimica, automobilistica, alimentare e farmaceutica

Catalisi per l’ambiente e contro i cambiamenti climatici

Catalisi per la conversione e lo stoccaggio dell’energia

Prerequisiti

Conoscenze di base di chimica molecolare, di chimica dei solidi, e di spettroscopie.


Modalità didattica

Lezioni frontali con preparazione e discussione di un elaborato.


Materiale didattico

Slides presentate a lezione e letture in esse suggerite.


Periodo di erogazione dell'insegnamento

Primo semestre.


Modalità di verifica del profitto e valutazione

L’esame può essere sostenuto a scelta dello studente in lingua italiana o lingua inglese e consiste di una prova orale divisa in due parti.

La prima parte della prova consiste nella presentazione orale, di fronte a tutto il gruppo di studenti, di un argomento selezionato tra quelli proposti inerenti la catalisi in ambito di produzione di energia sostenibile, chimica ambientale, agricoltura sostenibile, nuovi materiali innovativi, ecc.

Alla presentazione orale individuale, seguirà una discussione aperta, con domande e contradditorio da parte dei presenti, e permettono di verificare il livello delle conoscenze acquisite, l’autonomia di analisi e giudizio, le capacità espositive dello studente, la capacità di individuare avanzamenti particolarmente promettenti in un dato ambito della catalisi.

Il voto finale, espresso in trentesimi con eventuale lode, è dato dalla media delle due parti.

Orario di ricevimento

Qualsiasi giorno lavorativo previo appuntamento e disponibilità del docente.


Esporta

Aims

The student will acquire the theoretical, conceptual, and methodological fundamentals on the key aspects and applications of catalysis, in particular for the fields of environment and energy transition.

Key knowledge and understanding

At the end of the course the student knows:

- the fundamentals of homogeneous and heterogeneous catalysis;

- the fundamentals of photocatalysis and electrocatalysis;

- preparation methods of homogeneous and heterogenous catalysts;

- characterization methods of catalytic activity and selectivity;

- methods to identify the reaction mechanisms, including kinetic and spectroscopic techniques;

- the main applications of catalysis in the fields of energy, chemical industry, biochemistry, environment, etc.

- the main research areas in the field of catalysis for environment and energy applications and their challenges.

Applying knowledge and understanding

At the end of the course the student is able to:

- Recognize the added value of catalysis and its importance in accelerating chemical reactions, choose the most suitable characterization techniques, identify the rate limiting step of a chemical reaction and how to design a catalyst to speed them up;

- Evaluate the most suitable kind of catalyst of a given chemical reaction and identify the most suited design tools.

The final goal of the course is to make the student able to apply the acquired knowledge to contexts different from those presented during the course, and to understand the topics covered in the scientific literature concerning the chemical aspects of catalysis.

Independent thinking

At the end of the course the student is able to:

- Recognize the potential of catalysis for immediate practical applications in the chemical, energy and environmental industries;

- Recognize the innovative potential of research potential long-term effects of research in the field of catalysis.

Communication skills

At the end of the course the student has learned how to describe in a technical report the main advances in a given catalytic process and to clearly and synthetically explain the objectives, procedures and results of the analysis carried out with adequate scientific language.

Contents

- Fundamentals of catalysis: kinetics of reaction, reaction mechanisms, role of catalysis

- Catalysis classification: homogeneous catalysis, heterogeneous catalysis, photocatalysis, electrocatalysis: differences and analogies, representative examples

- Synthesis and characterization of catalysts, catalytic activity and selectivity, measurement of catalytic properties

- Applications of catalysis with particular emphasis to energy and environmental applications.


Detailed program

1.     Fundamentals: what is catalysis?

Catalysis and reaction mechanisms: reaction rate limiting steps

2.     Catalysis classification

Homogeneous catalysis

Heterogeneous catalysis

Photocatalysis

Electrocatalysis

3.     Catalyst preparation and characterization

Preparation of catalytic materials

Catalytic activity and selectivity

Measurement of catalytic properties

4.     Applications of catalysis

Catalysis for chemical, automotive, food and pharmaceutical industries

Catalysis for the environment and to reverse climate change

Catalysis for energy conversion and storage


Prerequisites

Basic knowledge of molecular chemistry, solid state chemistry, and spectroscopy.

 


Teaching form

Classroom lectures with preparation and discussion of a scientific report.


Textbook and teaching resource

Slides presented and suggested reading therein.


Semester

First semester.

Assessment method

The exam can be taken at the choice of the student in Italian or English and consists of two parts.

The first part consists of an oral presentation, in front of the whole group of students, of a selected topic among the ones proposed related to catalysis in the field of sustainable energy, environmental chemistry, new innovative materials, etc.

The presentation will be followed by an open discussion, with questions and argumentation, where the level of acquired knowledge, the autonomy of analysis and judgment, the student's presentation skills, the ability to identify particularly promising advances in a given catalysis sector will be evaluated.

The final grade, expressed in thirtieths with possible “laude”, is the average of the grades two parts.

Office hours

Any working day by appointment and availability of the teacher.


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Scheda del corso

Settore disciplinare
CHIM/03
CFU
6
Periodo
Primo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio a scelta
Ore
48
Lingua
Italiano

Staff

    Docente

  • LG
    Livia Giordano

Opinione studenti

Vedi valutazione del precedente anno accademico

Bibliografia

Trova i libri per questo corso nella Biblioteca di Ateneo

Metodi di iscrizione

Iscrizione manuale
Iscrizione spontanea (Studente)

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