Fabbricazione plasma-assistita di nanostrutture funzionali a base di NiO per lo splitting elettrochimico dell'acqua

Il rapido aumento della popolazione mondiale ha causato una domanda sempre crescente di energia. Conseguentemente, la ricerca di fonti energetiche sostenibili è diventata una questione di primaria importanza. Tra le varie fonti energetiche alternative a basso impatto ambientale, l’idrogeno molecolare è un vettore energetico incoraggiante in quanto caratterizzato da un’elevata densità energetica (≈140 MJ kg−1) e zero emissioni di carbonio. A tal riguardo, tra gli svariati approcci disponibili, la scissione elettrochimica dell’acqua è considerata una tecnica promettente per produrre idrogeno privo di carbonio. Purtroppo, tale processo è limitato dalla cinetica svantaggiosa della reazione anodica di evoluzione di ossigeno, che implica il trasferimento di quattro elettroni e che richiede un elevato sovrapotenziale, superiore al valore teorico minimo di 1,23 V. Le prestazioni del processo di scissione dell'acqua sono quindi legate al valore di questo sovrapotenziale. In tale contesto, è essenziale sviluppare elettrocatalizzatori efficaci per poter superare tale barriera di sovrapotenziale e rendere il processo di splitting più efficiente. Attualmente, gli ossidi di Ir e Ru sono gli elettrocatalizzatori di riferimento per l'OER; tuttavia, essendo metalli nobili sono caratterizzati da una notevole scarsità e costi elevati che ne ostacolano l'impiego su larga scala. Pertanto, è desiderabile sviluppare elettrocatalizzatori attivi e a basso costo da utilizzare come materiale alternativi in processi l'OER. Recentemente, l’attenzione si è focalizzata su metalli appartenenti alla prima serie di transizione, come Ni, Fe, Co, Cu e Mn. Tra essi il Ni ed in particolare il NiO rappresenta un’interessante opzione come catalizzatore per la scissione dell'acqua grazie alla sua abbondanza, basso costo, elevata resistenza alla corrosione e valore del sovrapotenziale relativamente basso. A partire da queste premesse, il presente lavoro si propone di crescere materiali nanostrutturati a base di NiO mediante processi di Plasma Assisted-Chemical Vapor Deposition (PA-CVD). In particolare, sono stati sviluppati una serie di depositi al variare della temperatura di crescita a partire dal seguente precursore molecolare: Ni(tfa)2TMEDA. I Materiali così ottenuti sono stati caratterizzati in dettaglio, dal punto di vista strutturale, morfologico e composizionale al fine di ottenere una dettagliata descrizione delle loro caratteristiche chimico-fisiche in vista dei test funzionali OER.