| Programma | FORMAZIONE DI SOLIDI DA FASI LIQUIDE
Definizione di materiale.
Definizione di sol, di gel e di processo sol-gel. Xerogels e aerogels.
Fattori che influenzano la stabilità di un sol: fattori sterici ed elettrostatici. Distribuzione della carica all?interfaccia particella-solvente; potenziale zeta. Coagulazione e peptizzazione.
Reazioni sol-gel degli alcossi silani.
Idrolisi e condensazione catalizzate da acidi e basi: fattori sterici e fattori induttivi. Caratteristiche dei gel di silice ottenuti in ambiente acido e basico. Invecchiamento ed essiccamento: super crytical drying.
Chimica sol-gel per la sintesi degli ossidi metallici. Precursori inorganici: reazioni di olazione ed ossolazione. Precursori alcossidi: reattività in funzione delle dimensioni e dell'elettronegatività del metallo e del grado di oligomerizzazione dell?alcossido.
Materiali ibridi inorgano-organici.
Materiali ottenuti per intrappolamento di molecole organiche in un gel. Materiali ottenuti per funzionalizzazione di un gel con molecole organiche legate covalentemente. Polimeri ibridi inorgano-organici: formazione di reticoli inorganici attorno a una struttura organica preformata, formazione di reticoli inorgano-organici da precursori che hanno una funzionalità organica e una inorganica, formazione di polimeri ibridi a partire da una struttura inorganica preformata.
Vetri
Definizione di vetro. Fattori che influenzano la formazione di un vetro: elettronegatività e tipo di legame, viscosità, fattori strutturali (regole di Zachariasen). Formazione di vetri e cristallizzazione: velocità di nucleazione e crescita dei cristalli in funzione della temperatura; curve TTT. Caratteristiche della silice vetrosa; vetri a base di silicati e di borati; vetri commerciali: pyrex e vycor; vetri a base di calcogeni; vetri ceramici; vetri metallici.
Precipitazione
Caratteristiche del precipitato in relazione alla velocità di formazione dei nuclei e alla velocità di crescita dei cristalli. Formazione di precipitati per idrolisi forzata e per decomposizione di complessi di ioni metallici. Precipitazione controllata a doppio getto. Processi solvotermici; sintesi idrotermali, crescita idrotermale di cristalli singoli.
FORMAZIONE DI SOLIDI DA GAS
Trasporto in fase vapore e sue applicazini nella purificazione dei metalli, nella separazione di sostanze e nella sintesi. Lampade alogene.
Deposizione chimica da fase vapore (CVD).
Definizione, generalità e usi. CVD per materiali multi-elemento. Velocità di crescita dei films. Reattori a pareti calde e fredde. CVD per la deposizione di alluminio e di silice.
Tecniche di tipo CVD: plasma enhanced CVD, laser assisted CVD, atomic layer deposition.
Processi non-CVD: deposizione fisica da fase vapore (PVD), molecular beam epitaxy.
Processi aerosol.
Generalità. Coversione gas-particella, morfologia delle particelle e degli aggregati, processo Aerosil. Coversione particella-particella, morfologia delle particelle. Tipi di reattori per il processo aerosol: fiamma, fornace, laser, plasma. Formazione di films mediante il processo aerosol.
REATTIVITÀ DEI SOLIDI
Reazioni solido-solido controllate dalla diffusione dei reagenti; reazioni solido-solido controllate dalla formazione dei nuclei. Processi di sinterizzazione.
Reazioni di intercalazione.
Intercalazione nei materiali a strati. Meccanismi di intercalazione e rigidità degli strati. Tipi di intercalazione: diretta, elettrointercalazione, intercalazione di polimeri, pillaring di composti a strati.
Intercalazione diretta: basi di Lewis nel fosfato di zirconio, alogeni e metalli nella grafite, metalli alcalini nei disolfuri dei metalli di transizione.
Elettrointercalazione: intercalazione ? deintercalazione di Li nelle batterie al litio.
Intercalazione di polimeri: intercalazione diretta del polimero preformato, intercalazione di monomeri e polimerizzazione in-situ, riaggregazione della specie ospitante esfoliata in una soluzione del polimero.
Pillaring di composti a strati: intercalazione dello ione Keggin; composti pillared derivanti dalla funzionalizzazione degli strati del fosfato di zirconio; uso di composti pillared nella catalisi selettiva di forma.
SILICATI
Classificazione dei silicati: ortosilicati, sorosilicati, ciclosilicati, silicati a catena infinita (pirosseni e anfiboli), fillosilicati. Allumino silicati tridimensionali: feldspati e zeoliti.
Zeoliti: gabbia sodalitica, caratteristiche strutturali, proprietà di scambio ionico e catalitiche in relazione al rapporto Si/Al; impiego delle zeoliti nella catalisi selettiva di forma.
Fillosilicati: caratteristiche strutturali (strati di tipo OT e TOT, di-ottaedrici e tri-ottaedrici). Sostituzione isomorfa di Si(IV) con Al(III) nei siti tetraedrici e di Al(III) con Mg(II) nei siti ottaedrici. Argille: rigonfiamento ed esfoliazione.
Argille anioniche.
POLIMERI INORGANICI
Polisilossani, polifosfazeni, polisilani: aspetti sintetici, proprietà e applicazioni. |
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| Supplement | Sintesi dei materiali: processi sol-gel e solvotermici, crescita di cristalli, formazione dei vetri, deposizione chimica da fase vapore, processo aerosol. Reattività: reazioni solido-solido, sinterizzazione, processi di intercalazione. Solidi a strati: argille, idrotalciti, fosfati e fosfonati dei metalli tetravalenti. |
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| Testi consigliati | A.R. West, "Solid State Chemistry and its applications", J. Wiley
U. Schubert, N. Hüsing, "Synthesis of Inorganic Materials", Wiley-VCH |
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