Catalytic reduction of organic pollutants using supported metal nanoparticles

Metal nanoparticle catalysts have in the last decades been extensively researched for their enhanced performance compared to their bulk counterpart. Properties of nanoparticles can be controlled by modifying their size and shape as well as adding a support and stabilizing agent. In this study, preformed colloidal gold nanoparticles supported on activated carbon were tested on the reduction of 4-nitrophenol by NaBH4, a model reaction for evaluating catalytic activity of metal nanoparticles and one with high significance in the remediation of industrial wastewaters. Methods of wastewater remediation are reviewed, with case studies from literature on two major reactions, ozonation and reduction, displaying the synergistic effects observed with bimetallic and trimetallic catalysts, as well as the effects of differences in metal and support. Several methods of preparation of nanoparticles are discussed, in particular, the sol immobilization technique, which was used to prepare the supported nanoparticles in this study. Different characterization techniques used in this study to evaluate the materials and spectroscopic techniques to analyze catalytic activities of the catalyst are reviewed: ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, dynamic light scattering (DLS) analysis, X-ray diffraction (XRD) analysis and transmission electron microscopy (TEM) imaging. Optimization of catalytic parameters was carried out through modifications in the reaction setup. The effects of the molar ratio of reactants, stirring, type and amount of stabilizing agent are explored. Another important factor of an effective catalyst is its reusability and long-term stability, which was examined with suggestions for further studies. Lastly, a biochar support was newly tested for its potential as a replacement for activated carbon.

X-Ray Free-Electron Lasers

Recenti sviluppi nella progettazione di impianti di luce di sincrotrone di quarta generazione riguardano la produzione di fasci di luce nella banda dei raggi X con elevate caratteristiche in termini di brillanza, coerenza e impulsi estremamente brevi ( femtosecondo ) . I principali schemi per la produzione della radiazione XFEL riguardano l’impiego di ondulatori con differenti modalità di seeding. L’utilizzo dei fasci di radiazione XFEL nelle linee di luce per applicazioni di imaging, spettroscopia e diffrazione, ha determinato un costante sforzo sia nello sviluppo di dispositivi ottici in grado di selezionare e focalizzare il fascio su dimensioni nanometriche, che nella sperimentazione di tecniche “lensless” in grado di superare i limiti imposti dall’utilizzo di tali dispositivi . I risultati ottenuti nella produzione dei fasci hanno consentito nuove possibilità di indagine nella struttura dei materiali su distanze atomiche nella definizione, senza precedenti di dettagli su scale temporali del femtosecondo, permettendo lo studio, non solo di strutture atomiche in condizioni di equilibrio stabile quanto di stati della materia velocemente dinamici e di non equilibrio. CXDI e Spettroscopia Strutturale Ultraveloce risolte in tempo sono alcune delle tecniche in cui l’utilizzo della radiazione XFEL apre nuove possibilità di indagine agli stati transienti della materia permettendo la ricostruzione della dinamica di processi chimico –fisici su intervalli temporali finora inaccessibili .