Magnetic field assisted photo(electro) CO2 conversion (MAPEC) - Finanziamento dell’Unione Europea – NextGenerationEU – missione 4, componente 2, investimento 1.1.

Secondo il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (NRRP), parte del programma finanziario Next Generation dell'Unione Europea (NGEU), l'UE mira a compiere significativi progressi nella direzione di una rivoluzione verde, raggiungendo un aumento sia della sostenibilità tecnologica che dell'indipendenza energetica. In questo contesto, la foto(elettro)chimica (PEC) è una delle tecnologie alimentate dal sole più promettenti e interessanti per realizzare la conversione fotochimica diretta del CO2 (il principale gas serra derivante da inquinamenti antropogenici) in sostanze chimiche di valore, mediante reazioni di riduzione alla superficie di elettrodi opportunamente funzionalizzati, in sistemi ibridi basati su semiconduttori assorbenti la luce. La possibilità di utilizzare nanomateriali fotoattivi in PEC dipende fortemente dalla loro capacità di assorbire una grande porzione dello spettro solare, garantendo una separazione efficiente delle cariche fotoprodotte e il loro trasferimento interfaciale. L'approccio più tradizionale richiede la continua modifica di materiali su misura in grado di guidare adeguatamente la selettività della reazione. La letteratura recente, invece, suggerisce la possibilità di applicare diversi stimoli esterni, compreso il campo magnetico (MF), per superare alcuni problemi ancora irrisolti, come la ricombinazione dannosa delle cariche. Questo nuovo (e poco studiato) approccio è estremamente promettente, soprattutto considerando la possibilità di modificare gli elettrodi con nanoparticelle magnetiche per generare una risposta magnetica specifica al MF. Per quanto ne sappiamo, ci sono solo pochi studi recenti che descrivono questa possibile via alternativa, quindi è necessaria una ricerca fondamentale per comprendere i meccanismi di base coinvolti in questa configurazione molto specifica. Pertanto, l'obiettivo principale di questo Progetto è scoprire il potenziale contributo del MF nel migliorare l'attività complessiva di elettrodi appositamente progettati da impiegare nella riduzione del CO2 alimentata dal sole. In particolare, saranno investigate le variazioni indotte dal MF sull'efficienza e/o sulla selettività di questa reazione in funzione di i) la posizione e l'intensità del magnete permanente esterno; ii) il possibile MF locale direttamente generato da sistemi a ferriti integrati in ossidi accoppiati ben consolidati di CuxO-TiO2; iii) l'interazione tra il componente a ferriti sensibile al magnetismo e un MF applicato esternamente. Per affrontare gli obiettivi principali di questo Progetto, è stato costituito un consorzio relativamente giovane e multidisciplinare composto da scienziati con competenze nella sintesi e caratterizzazione di materiali fotocatalitici (Responsabile del Progetto, M.V. Dozzi, UniMi), nella preparazione di nanomateriali inorganici magnetici (R. Nisticò, UniMiB), nonché nelle caratterizzazioni avanzate (M.C. Paganini, UniTo), e nell'applicazione industriale di materiali foto(elettro)attivi (C. Genovese, UniMe).