Nanomateriali ibridi a base di nitruro di carbonio e biossido di manganese per la produzione sostenibile di energia

La crescente attenzione dedicata alla tutela della salute umana ed alla protezione dell’ambiente ha progressivamente stimolato la ricerca dedita alla produzione di energia sostenibile da risorse naturali, in alternativa all’utilizzo dei combustibili fossili. A tal riguardo, lo splitting dell’acqua a dare idrogeno molecolare, un vettore energetico di interesse strategico, è stato oggetto di notevole interesse, ma l’efficienza del processo globale è a tutt’oggi limitata dalla oxygen evolution reaction (OER), che ne costituisce il collo di bottiglia in vista di un eventuale uso su larga scala. In tale ampio contesto, il presente lavoro di tesi è stato focalizzato sulla fabbricazione di materiali catalizzatori per la OER. In particolare, l’attività di ricerca è stata dedicata alla sintesi di nanomateriali eterocompositi a base di ossido di manganese (MnO2) e nitruro di carbonio grafitico (g-CN), entrambi a basso costo, privi di impronta ecologica e dotati di favorevoli proprietà chimico-fisiche per l’applicazione di interesse. I materiali in questione sono stati sintetizzati impiegando un innovativo approccio multi-step che integra la deposizione chimica da fase vapore plasma assistita (PE-CVD), per la realizzazione delle nanostrutture di MnO2, e la successiva deposizione elettroforetica (EPD), per la loro funzionalizzazione con g-CN. I sistemi sono stati ottenuti in forma supportata su spugne metalliche ad elevata area superficiale e sottoposti ad una caratterizzazione chimico-fisica ad ampio spettro mediante tecniche analitiche tra di loro complementari. A tale indagine si sono accompagnati test funzionali elettrochimici che hanno permesso di indagare le correlazioni esistenti tra composizione, struttura, morfologia e comportamento funzionale dei campioni, la cui conoscenza è di notevole importanza in vista di una futura implementazione tecnologica.