352 resultados para catalizzatori strutturati elettrosintesi metalli nobili nanoparticelle schiume metalliche
Resumo:
Abbiamo sintetizzato un nuovo sistema nanogranulare consistente di nanoparticelle di magnetite inserite in idrossiapatite carbonata biomimetica per possibili future prospettive nell'ambito del tissue engineering osseo. Sono stati sintetizzati e studiati tre campioni nanogranulari, uno composto di nanoparticelle di magnetite e due composti di idrossiapatite contenenti magnetite per circa lo 0.8wt.% ed il 4wt.%. Le nanoparticelle di magnetite e il materiale composto sono stati analizzati tramite diffrazione a raggi X (XRD), spettroscopia all'infrarosso (FT-IR) e microscopia in trasmissione elettronica (TEM). Queste analisi hanno fornito informazioni sulla struttura delle nanoparticelle, come il size medio di circa 6 nm e hanno rivelato, sulla loro superficie, la presenza di gruppi idrossilici che incentivano la crescita successiva della fase di idrossiapatite, realizzando una struttura nanocristallina lamellare. I primi studi magnetici, condotti tramite un magnetometro SQUID, hanno mostrato che sia le nanoparticelle as-prepared sia quelle ricoperte di idrossiapatite sono superparamagnetiche a T=300K ma che il rilassamento della magnetizzazione dominato da interazioni magnetiche dipolari di intensit confrontabile all'interno dei tre campioni. I valori di magnetizzazione pi bassi di quelli tipici per la magnetite bulk ci hanno portato ad ipotizzare un possibile fenomeno di canting superficiale per gli spin delle nanoparticelle, fenomeno presente e documentato in letteratura. Nei tre campioni, quello di sole nanoparticelle di magnetite e quelli di idrossiapatite a diverso contenuto di magnetite, si forma uno stato collettivo bloccato a temperature inferiori a circa 20K. Questi risultati indicano che le nanoparticelle di magnetite tendono a formare agglomerati gi nello stato as-prepared che sostanzialmente non vengono alterati con la crescita di idrossiapatite, coerentemente con la possibile formazione di legami idrogeno elettrostatici tra i gruppi idrossilici superficiali. L'analisi Mossbauer del campione di magnetite as-prepared ha mostrato un comportamento bimodale nelle distribuzioni dei campi iperfini presenti alle varie temperature. Passando dalle basse alle alte temperature lo spettro collassa in un doppietto, coerentemente con il passaggio dallo stato bloccato allo stato superparamagnetico per il sistema.
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Questo studio concerne uno studio di fattibilit per l'applicazione dei "positive displacement motors" in ambienti ambienti fortemente critici, soggetti ad alta pressione e alta temperatura. Tali motori sono utilizzati nell'industria Oil & Gas per la perforazione di pozzi petroliferi. Lanalisi stata portata a termine attraverso definizione dellintervallo di temperatura per cui le performance degli strumenti in commercio presenta il maggior numero di failures, compreso tra i 175C e i 225C , e per il quale si vuole riuscire a limitare i rischi connessi e le criticit associate, garantendo cos il raggiungimento dei target con un maggior grado di affidabilit e disponibilit del PDM utilizzato. Analizzando le sollecitazioni agenti sul motore durante le fasi di utilizzo, stato possibile rilevare le principali cause di rottura e malfunzionamento che, nella maggior parte dei casi, possono essere attribuite al rigonfiamento e alla degradazione del materiale elastomerico che costituisce lo statore della power section. Investigando in merito alle differenze e alle propriet di resistenza di numerosi materiali elastomerici a diversi range di temperatura, sono stati evidenziati dei margini di ottimizzazione in particolare relativi alla potenziale riduzione e totale sostituzione della superficie elastomerica con materiale metallico. Ci ha fatto si che fosse necessario un approfondimento sulle caratteristiche degli acciai e delle leghe metalliche, in termini di resistenza a corrosione, costo del materiale, resistenza meccanica e della capacit di mantenere elevate propriet meccaniche con laumento della temperatura, al fine di individuare i migliori candidati per sostituire interamente il materiale elastomerico dello statore in materiale metallico e risolvere cos il problema dellapplicazione dei PDM in ambienti HT-HP.
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Nel campo dellindustria chimica la ricerca si mossa in direzione di rendere i processi pi sostenibili. Ci viene effettuato considerando le linee guida della green chemistry. In questo contesto si colloca la metodologia LCA che valuta limpatto ambientale associato ad un processo o un prodotto, comprendendo tutto il suo ciclo di vita. Nel presente lavoro di tesi si studia lapplicazione della LCA alla sintesi industriale di anidride maleica (AM), che viene ottenuta tramite reazione di ossidazione del benzene o delln-butano. Nello studio si sono modellate tre diverse vie di sintesi dellAM considerando il processo di produzione che parte da benzene e il processo di produzione da butano con due diversi tipi di reattore: il letto fisso e il letto fluido (processo ALMA). Negli scenari si considerano le fasi di produzione dei reagenti e si modellata la fase della reazione di ossidazione e lincenerimento dei sottoprodotti e del reagente non convertito. Confrontando i tre processi, emerge che al processo che parte da benzene sono associati gli impatti globali maggiori mentre il processo ALMA ha un minore carico ambientale. Il processo da benzene risulta avere maggiori impatti per le categorie Cambiamento climatico, Formazione di particolato e Consumo dei metalli. Il processo da butano a tecnologia a letto fisso presenta invece maggiori impatti per le categorie Tossicit umana e Consumo di combustibili fossili, dovuti alla maggiore richiesta energetica effettuata dal processo di ossidazione del butano con tecnologia a letto fisso e alla richiesta di combustibile ausiliario per la fase di incenerimento. Tale risultato emerge anche dallanalisi effettuata con il Cumulative Energy Demand. Al processo ALMA sono associati gli impatti inferiori in assoluto, nonostante abbia una resa inferiore al processo che utilizza il letto fisso. I risultati dellanalisi LCA sono stati confermati dallanalisi delle incertezze, realizzata con il metodo statistico Monte Carlo.
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Lo sviluppo hardware nel campo della robotica ha raggiunto negli ultimi anni livelli impressionanti ed e in continua crescita, e di pari passo si e espansa leterogeneita delle forme che puo assumere, dalle tipologie basate su movimento a terra ai droni volanti, fino a forme piu sofisticate di robot umanoidi che cercano di emularne il comportamento. Se da un lato ora possiamo disporre di hardware sempre piu potente ed efficiente a costi sempre minori, dallaltro programmare il comportamento che un robot deve tenere nelle svariate circostanze in cui puo imbattersi, nel poter portare a compimento il proprio obbiettivo, risulta essere sempre piu complesso. Dopo una breve introduzione alla robotica e alle difficolta che deve affrontare e una panoramica sui robot, cosa siano e come siano strutturati, fulcro della tesi sara lesposizione delle caratteristiche principali di ROS, Robot Operating System, come piattaforma di sviluppo software nel campo della robotica, e si concludera con un semplice caso di studio in cui ne verra messo in mostra concretamente lutilizzo.
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In questo lavoro di tesi stata investigata la possibilit di utilizzare i metallo-esacianoferrati, in particolare il nichel-esacianoferrato (NiHCF) ed indio-esacianoferrato (InHCF), come setacci ionici, per la rimozione selettiva di cationi di terre rare. In particolare si voluto studiare linfluenza di cationi diversi dal K+ e la loro capacit di intercalare nel reticolo cristallino dellInHCF e NiHCF. Grazie alla propriet di scambio ionico, gli esacianoferrati sono in grado di fungere da setacci ionici. I cationi (ad esempio K+) intercalati nella struttura possono essere scambiati con cationi pi pesanti, fino al raggiungimento di un certo limite, dopo il quale un ulteriore scambio sfavorito dalle interazioni repulsive tra gli ioni carichi positivamente. I campioni di indio-esacianoferrato (InHCF) e nichel-esacianoferrato (NiHCF) sono stati sintetizzati sia per via elettrochimica che per via chimica e sono stati caratterizzati utilizzando tecniche elettrochimiche (in particolare la voltammetria ciclica), IR, XRF, TGA e TEM. In questo studio stato dimostrato come lInHCF ed il NiHCF riescano a scambiare in modo selettivo cationi di terre rare e possano quindi essere considerati ottimi candidati nella sintesi e produzione di setacci molecolari.
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Lobbiettivo del lavoro la messa a punto di membrane polimeriche nanoporose funzionalizzate con la N-metil-D-glucamina (NMDG), per la rimozione dellarsenico dalle acque. Al fine di ottenere membrane con propriet di filtro molecolare selettivo, si deciso di sfruttare la capacit della NMDG di chelare selettivamente gli ossianioni dellarsenico. La NMDG stata funzionalizzata in maniera da ottenere due monomeri: metacrilato della N-metil-D-glucammina e 4-vinilbenzil-N-metil-D-glucammina, sui quali stata effettuata una sililazione dei gruppi ossidrilici della glucammina in maniera da ottenere composti liquidi e quindi adatti al processo produttivo delle membrane. Con lobbiettivo di ottenere un elevata area superficiale la morfologia della membrana stata controllata mediante imprinting di nanoparticelle di silice colloidale. La cattura del arsenico da parte delle membrane polimeriche stata valutata mediante analisi di assorbimento atomico a seguito dellattacco acido con HF 5% che rimuove le particelle di silice ed i gruppi protettori.
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In questo lavoro di tesi viene proposto un approccio semplice e innovativo allo sviluppo di un sistema catalitico modulabile in maniera reversibile, basato su catalizzatori tioureidici chirali. La modulazione dellattivit catalitica avviene attraverso interazioni tra un determinato anione e i due protoni tioureidici di questi catalizzatori. A seconda del carattere coordinante di un anione, linterazione che si viene a creare con le tiouree pu essere forte, nel caso di anioni coordinanti come gli alogenuri, o debole, nel caso di anioni debolmente coordinanti quali borati. Una forte interazione da parte dellanione con il catalizzatore si traduce in una inibizione dellattivit catalitica, dal momento che il sito tioureidico non pi disponibile per promuovere eventuali reazioni. Al contrario, un anione debolmente coordinante lascia lattivit catalitica fondamentalmente inalterata, anche in termini di stereoselezione. La reversibilit di questa modulazione ottenuta sfruttando reazioni di metatesi tra due sali che, risultando nella precipitazione di un sale insolubile, riescono a rimuovere un determinato anione dallambiente di reazione per sostituirlo con un altro.
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La tesi parla dei software OCR, della loro storia e di come si sono evoluti nel tempo, come sono strutturati e come funziona la logica alla base del loro funzionamento, inoltre studia come questi software vengano utilizzati nella lettura dei contatori di consumo domestici.
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La capacit di estrarre entit da testi, collegarle tra loro ed eliminare possibili ambiguit tra di esse uno degli obiettivi del Web Semantico. Chiamato anche Web 3.0, esso presenta numerose innovazioni volte ad arricchire il Web con dati strutturati comprensibili sia dagli umani che dai calcolatori. Nel reperimento di questi temini e nella definizione delle entities di fondamentale importanza la loro univocit. Il nostro orizzonte di lavoro quello delle universit italiane e le entities che vogliamo estrarre, collegare e rendere univoche sono nomi di professori italiani. Linsieme di informazioni di partenza, per sua natura, vede la presenza di ambiguit. Attenendoci il pi possibile alla sua semantica, abbiamo studiato questi dati ed abbiamo risolto le collisioni presenti sui nomi dei professori. Arald, la nostra architettura software per il Web Semantico, estrae entit e le collega, ma soprattutto risolve ambiguit e omonimie tra i professori delle universit italiane. Per farlo si appoggia alla semantica dei loro lavori accademici e alla rete di coautori desumibile dagli articoli da loro pubblicati, rappresentati tramite un data cluster. In questo docu delle universit italiane e le entities che vogliamo estrarre, collegare e rendere univoche sono nomi di professori italiani. Partendo da un insieme di informazioni che, per sua natura, vede la presenza di ambiguit, lo abbiamo studiato attenendoci il pi possibile alla sua semantica, ed abbiamo risolto le collisioni che accadevano sui nomi dei professori. Arald, la nostra architettura software per il Web Semantico, estrae entit, le collega, ma soprattutto risolve ambiguit e omonimie tra i professori delle universit italiane. Per farlo si appoggia alla semantica dei loro lavori accademici e alla rete di coautori desumibile dagli articoli da loro pubblicati tramite la costruzione di un data cluster.
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I materiali a base di carbone vengono utilizzati in catalisi come supporti per fasi attive, ma anche direttamente come catalizzatori essi stessi, grazie soprattutto alla versatilit delle loro propriet di massa e superficiali. Lattivit catalitica dei carboni influenzata soprattutto dalla natura, dalla concentrazione e dallaccessibilit dei siti attivi tra cui i pi comuni sono: gruppi funzionali superficiali, difetti, ed eteroatomi inseriti nella struttura. Per ridurre i problemi diffusionali legati alla microporosit dei carboni attivi sono in corso numerosi studi sulla sintesi di carboni mesoporosi, i quali possono fornire benefici unici come alta area superficiale ed elevato volume dei pori, uniti a buone propriet chimiche e stabilit meccanica. Nel corso di questa tesi, sono state svolte diverse attivit finalizzate principalmente alla preparazione e alla caratterizzazione di carboni mesoporosi da utilizzare in ambito catalitico. La sintesi di carboni porosi stata eseguita con la metodologia soft-templating, un metodo basato sulla replica di un agente templante polimerico che si organizza in micelle attorno alle quali avviene la reticolazione di un precursore polimerico termoindurente. Precursore e templante vengono pirolizzati ad elevate temperature per rimuovere in un primo momento lagente templante e successivamente carbonizzare il precursore. Sono state scelte due metodologie di sintesi riportate in letteratura con lo scopo di sintetizzare due tipologie di carboni. La sintesi Mayes stata utilizzata per sintetizzare carboni mesoporosi classici, mentre la sintesi Hao stata utilizzata per ottenere carboni porosi contenenti azoto. Le due sintesi sono state ottimizzate variando diversi parametri, tra cui il tempo di reticolazione (curing) e la temperatura di pirolisi. Sui diversi carboni ottenuti sono stati effettuati alcuni trattamenti superficiali di ossidazione al fine di modificarne la funzionalit. In particolare si sono utilizzati agenti ossidanti come HNO3, H2O2 e N2O.
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Questa tesi descrive lo sviluppo di una nuova metodologia che prevede lutilizzo degli orto-chinoni metidi (o-QMs) in reazioni organocatalitiche asimmetriche. A causa della loro elevata instabilit e reattivit, gli o-QMs sono stati impiegati in trasformazioni di sintesi asimmetrica solo di recente. Il metodo sviluppato prevede lutilizzo di catalizzatori bifunzionali in grado di promuovere la generazione in situ degli intermedi reattivi a partire dai rispettivi 2-solfonilalchil fenoli, tramite eliminazione di acido solfinico. Lutilizzo di condizioni blandamente basiche sia per generare gli o-QMs che per lattivazione dei partner nucleofili, risulta innovativo e permette non solo di ovviare allintrinseca instabilit di questi intermedi, ma anche di impiegarli efficacemente in reazioni organocatalitiche con una variet di nucleofili, come, ad esempio, lacido di Meldrum, il malononitrile e vari composti 1,3 dicarbonilici. Le reazioni catalitiche portano alla formazione di 3,4-diidrocumarine, 4H-cromeni e xantenoni enantioarricchiti. Alcuni di questi composti sono dei precursori sintetici di composti naturali o sintetici biologicamente attivi e per avvalorare questa metodologia sono state proposte le sintesi formali di tre composti di interesse biologico: la (R)-tolterodina (il principio attivo del farmaco antimuscarinico Detrol), (S)-4-metossidalbergione (allergene della Dalbergia Nigra) and SB-209670 / SB-217242 (due potenti antagonisti dellendotelina).
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Lossido di grafene caratterizzato da una elevata quantit di gruppi funzionali contenenti ossigeno sia sulla superficie che sui bordi e grazie ad essi altamente disperdibile in acqua. Questa peculiare caratteristica permette il suo utilizzo come catalizzatore nelle reazioni in fase liquida. I materiali grafenici possono essere impiegati come catalizzatori e come supporti in diversi campi della catalisi, tra cui la bioraffineria. Uno dei principali derivati da biomasse il 5-idrossimetilfurfurale (HMF). In questa tesi stata investigata la reazione di riduzione selettiva del gruppo aldeidico di HMF per ottenere 2,5-bisidrossimetilfurano (BHMF), utilizzato per la produzione di polimeri e come intermedio per la produzione di acido adipico ed esametilediammina. In questo lavoro di tesi si cercato di sviluppare un catalizzatore in grado di operare a bassa temperatura e con basse pressioni di H2, utilizzando acqua come solvente. Lo scopo di questo lavoro stato quindi lo studio e la caratterizzazione di catalizzatori eterogenei in pellet a base di Pt/ossido di grafene/ossidi ceramici (TiO2, Al2O3) e la loro applicazione nella reazione di riduzione del 5-idrossimetilfurfurale (HMF) a 2,5-bisidrossimetilfurano (BHMF) in fase liquida. Per lo sviluppo del catalizzatore sono state indagate diverse vie di sintesi e diversi precursori di Pt. Per conoscere le condizioni ottimali di reazione, selezionare il supporto ottimale e studiare linfluenza dellarea superficiale sono stati preparati catalizzatori tradizionali di riferimento in polvere. Le prestazioni dei catalizzatori in polvere sono state inoltre confrontate con i catalizzatori analoghi in pellet per verificare linfluenza del trasferimento di materia. Infine, si studiata linfluenza del GO nellattivit catalitica utilizzando due forme cristalline di titania. I dati catalitici ottenuti sono stati confrontati con dei catalizzatori convenzionali in polvere di Pt supportato su carbone (grafene e carbone attivo). Le propriet dei catalizzatori preparati sono state messe in relazione con la loro attivit catalitica.
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I materiali fotocatalitici, se opportunamente irradiati con luce di una opportuna lunghezza d'onda, consentono un maggior abbattimento delle sostanze organiche e inorganiche nocive con le quali vengono a contatto. Essi sono in grado inoltre grazie alla loro spiccata idrofilia di conservare inalterato nel tempo il loro aspetto estetico. Il connubio ingegneria e chimica ha creato dunque materiali fotocatalitici contenenti al loro interno particelle di TiO2, il principale fotocatalizzatore in commercio, che, applicati in ambiti urbani ed edilizi come rivestimenti, pitture, rimescolato in pasta di malte o masselli autobloccanti, pitture o piastrelle antisettiche e vetri autopulenti, possono generare effetti positivi in termini sia di antinquinamento che di antibattericit. La tesi parte dalla descrizione delle reazioni chimiche che stanno alla base della fotocatalisi e prosegue descrivendo il fotocatalizzatore pi attivo ed efficace fino ad ora scoperto, il TiO2. Nella seconda parte della tesi si citano le principali aziende italiane e mondiali che si sono impegnate nella produzione di materiali fotocatalitici, riportando le loro opere e i loro prodotti. Nella parte terza si vogliono invece fornire le informazioni generali attualmente conosciute sulla minaccia alla salute che pu costituire l'utilizzo di materiali nanometrici come il TiO2. Nella parte quarta invece si risponde alle ancora frequenti domande riguardanti l'efficacia del TiO2 nelle applicazioni reali al variare del materiale di supporto, la sua efficacia nel lungo termine, il reale effetto autopulente nell'ambiente reale e nel suo impatto sull'ambiente. Si riportano i risultati di laboratorio riguardanti l'efficacia fotocatalitica in termini di degradazione di tinte e di angolo di contatto, direttamente applicati alla realt delle costruzioni: su supporti diversi in termini di permeabilit e idrorepellenza, stata applicata una sospensione acquosa fotocatalitica applicata sia a pennello che tramite getto spray HVLP. Alcuni campioni sono poi stati dilavati simulando l'azione atmosferica di weathering dell'area bolognese.
Studio dell'interazione tra un plasma jet nanopulsato con substrati metallici, dielettrici e liquidi
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Il plasma denominato quarto stato della materia ed generalmente definito come un gas ionizzato costituito da elettroni e ioni. In ambito industriale i plasmi hanno trovato impiego per diversi tipi di applicazione quali il trattamento di superfici, la degradazione e lo smaltimento di rifiuti, il taglio di materiali, primi fra tutti i metalli. In particolare i plasmi atmosferici di non equilibrio, che possiedono la caratteristica di mantenere una temperatura macroscopica paragonabile a quella ambiente, sono studiati anche per applicazioni in campo biomedicale, oltre che in quello industriale. Da alcuni anni sono quindi oggetto di indagine per le caratteristiche di sterilizzazione di fluidi o solidi, per la coagulazione e il trattamento di lesioni e lacerazioni, per trattamenti su superfici quali la pelle, per il trattamento di cellule tumorali e staminali o per interfacce dispositivi biomedicali corpo umano. Questo nuovo settore di ricerca, in grande sviluppo, viene comunemente definito Plasma & Medicine. Poich in ambito biomedicale, un trattamento plasma pu interessare diverse tipologie di substrati biologici e materiali, stato scelto come obiettivo della tesi la caratterizzazione di una sorgente di plasma di non equilibrio a pressione atmosferica, denominata Plasma Jet, posta ad interagire con substrati di diversa natura (metallico, dielettrico, liquido). La sorgente utilizzata in grado di produrre un plasma freddo e biocompatibile, generando diverse specie chimiche che garantiscono effetti molto interessanti (sterilizzazione, accelerazione della coagulazione sanguigna, cura di infezioni) per un utilizzo a contatto con il corpo umano o con componenti ingegneristiche che devono venire ad interagire con esso, quali stent, cateteri, bisturi. La caratterizzazione stata effettuata mediante lausilio di due tecniche diagnostiche: la Schlieren Imaging, che permette di studiare la fluidodinamica del gas, OES (Optical Emission Spettroscopy), che permette di analizzare la composizione chimica della piuma di plasma e di determinare le specie chimiche che si producono. Questo elaborato si propone quindi di fornire una breve introduzione sul mondo dei plasmi e sulle loro caratteristiche, citando alcuni dei settori in cui viene utilizzato, industriali e biomedicali, con particolare attenzione per questi ultimi. Successivamente saranno riportati i setup utilizzati per le acquisizioni e una discussione sui risultati ottenuti dalle diverse tecniche diagnostiche utilizzate sul Jet durante i trattamenti. In ultimo sono poi riportate le conclusioni in modo da presentare le caratteristiche pi importanti del comportamento della sorgente.
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In questo progetto di tesi abbiamo lavorato allottimizzazione di un nuovo processo di sintesi di idrossitirosolo eco-compatibile e di possibile applicazione industriale. Il processo, che risulta una via molto competitiva per ottenere idrossitirosolo, si compone di due step: una prima sintesi di un intermedio acetalico e la successiva riduzione di questo al prodotto di interesse. In particolare il lavoro di tesi ha riguardato lo studio di catalizzatori e delle condizioni per le due reazioni al fine di aumentare le selettivit dei prodotti target, analizzando la formazione dei sottoprodotti. Si cercato, inoltre, di intraprendere una strada alternativa, provando la sintesi di un intermedio acetalico ciclico (possibilmente pi stabile dellaltro intermedio acetalico) e, quindi, la sua riduzione, ritenendo di poter cos evitare la formazione dei sottoprodotti. In this project we worked on the optimization of a new and industrially applicable process for the synthesis of hydroxytyrosol. Furthermore, we devised a process according to the principles of green chemistry. The process, that is a competitive way to obtain hydroxytyrosol, consists of two steps: first the synthesis of an acetalic precursor and then its reduction. Particularly the work was focused on the study of the catalysts and the conditions for the two reactions in order to increase the selectivity of target products, also analyzing the formation of the by-products. At last, we tried to take an alternative route with the synthesis of another acetalic precursor: a cyclic one. This because we thought that a cyclic acetal should be more stable than not cyclic one and maybe the reduction on this second precursor could not pass by the formation of the by-products already saw.