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CATALISI

 

Catalysis

 

Anno accademico 2017/2018

Codice attività didattica
CHI0050
Docenti
Prof. Silvia Bordiga (Titolare del corso)
Dott. Elena Clara Groppo (Titolare del corso)
Anno
1° anno
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
chimica generale, chimica dei materiali, concetti di cristallografia, spettroscopia e microscopia, chimica fisica (orbitali atomici e molecolari; termodinamica e cinetica).
Propedeutico a
Tesi specialistica
 
 

Obiettivi formativi

  • Italiano
  • English

L’obbiettivo pincipale dell'insegnamento consiste nell’introdurre gli studenti verso la conoscenza dei principi fondamentali che regolano l’attivazione di molecole semplici al fine di comprendere i principali meccanismi attraverso cui avviene un processo catalitico. Si cercheranno di esemplificare i concetti di attività, selettività, tempo di vita del catalizzatore e sua rigenerabilità mettendo in luce gli aspetti comuni della catalisi omogenea, eterogenea ed enzimatica. Si faranno conoscere le principali tipologie di catalizzatori e le attuali direzioni di sviluppo della catalisi industriale.

 

Risultati dell'apprendimento attesi

  • Italiano
  • English

Lo scopo dell'insegnamento è di fornire le basi sui principi della catalisi dando una visione unificata dei concetti di reattività e selettività al fine di comprendere meglio le attuali direzioni di sviluppo della chimica moderna con particolare attenzione alla sostenibilità energetica e ambientale dei processi chimici. L'insegnamento si propone di fornire agli studenti strumenti teorici e dati sperimentali che permettano di: comprendere le relazioni tra composizione, struttura e proprietà catalitiche delle principali tipologie di catalizzatori e di familiarizzare con alcuni tipologie di processi catalitici, come per esempio le reazioni di idrogenazione, di ossidazione parziale, di polimerizzazione.

 

Programma

  • Italiano
  • English

INTRODUZIONE

Che cos’è un catalizzatore e su cosa agisce.

Catalizzatori omogenei ed eterogenei.

Un rapido excursus sui principali prodotti della chimica di base con cenni storici sulla loro produzione; dove la catalisi gioca un ruolo fondamentale.

I PROCESSI ALLA BASE DELLA CATALISI

Riconoscimento molecolare: il substrato deve poter accedere al sito attivo.

Adsorbimento: importanza della superficie nei catalizzatori eterogenei.

I processi di adsorbimento e la loro misura.

I COSTITUENTI FONDAMENTALI DI UN CATALIZZATORE

Fase attiva (single-site o multiple site), leganti (catalisi omogenea) e supporto (catalisi eterogenea), eventuale solvente.

Materiali ad alta area superficiale come supporti: ossidi e carboni.

I metodi principali di deposizione della fase attiva sul supporto.

Materiali microporosi che trovano applicazioni come supporti, ma anche come catalizzatori.

Rapido excursus sulle principali tecniche di caratterizzazione di un catalizzatore eterogeneo.

PRINCIPALI PROCESSI CATALITICI DI IMPORTANZA INDUSTRIALE

1) L’attivazione della molecola di idrogeno.

Catalizzatori di idrogenazione.

Il concetto di selettività nei catalizzatori di idrogenazione.

Relazione tra struttura, attività e selettività.

2) L'attivazione della molecola di azoto.

La sintesi dell'ammoniaca.

3) L’attivazione della molecola di CO.

La reazione di water gas shift.

Dal syn gas ai combustibili sintetici.

Il prcesso di Fisher-Tropsh e la sintesi del metanolo.

4) Dal metano agli idrocarburi.

Produzione di idrocarburi per la chimica di base e come combustibili.

Processi di cracking e fcc.

Da metanolo a idrocarburi e da metanolo a olefine.

5) Attivazione della molecola di NO.

Catalizzatori per la conversione degli NOx.

La marmitta catalitica.

6) Catalizzatori per la produzione di energia da fonti rinnovabili.

7) Cattura e conversione della CO2

8) Attivazione della molecola di ossigeno.

Catalizzatori di ossidazione.

Il concetto di selettività nei catalizzatori di ossidazione: catalizzatori di ossidazione parziale.

9) L’attivazione delle olefine.

Catalizzatori di polimerizzazione e oligomerizzazione di olefine.

Il concetto di selettività nei catalizzatori di conversione delle olefine.

 

Modalità di insegnamento

  • Italiano]
  • English

Lezioni frontali (48 ore)

 

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • Italiano
  • English

L'esame, unificato per i due docenti, è orale e sarà finalizzato alla verifica dell'apprendimento di quanto spiegato a lezione.

La valutazione avverrà in trentesimi.

 

Attività di supporto

  • Italiano
  • English

Non sono previste attività di supporto

 

Testi consigliati e bibliografia

  • Italiano
  • English

Gli appunti del docente saranno disponibili in rete.

Il materiale per approfondimenti e integrazioni sarà eventualmente indicato dai docenti durante lo svolgimento del corso, e sarà reperibile nella Biblioteca Chimica o in rete.

 
Ultimo aggiornamento: 16/05/2016 10:38
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