DINAMICA DELL’ACQUA SULLA SUPERFICIE DI UN BIOSSIDO DI TITANIO NANOSTRUTTURATO SINTETIZZATO IN LABORATORIO

Abstract

Un campione biossido di titanio sintetizzato in laboratorio è stato ottenuto mediante idrolisi di TiCl4 in acqua deionizzata (rapporto in volume 1:10) a temperatura ambiente. Dopo 12 h di agitazione la soluzione trasparente è stata portata all’ebollizione per 0.5 h per ottenere la sospensione finale. La sospensione è stata quindi seccata alla temperatura di 50°C per ottenere il catalizzatore in polvere. Successivamente, la polvere così ottenuta è stata lavata e centrifugata diverse volte allo scopo di ridurre fino a valori trascurabili la concentrazione di ioni cloruro nell’acqua di lavaggio. Il catalizzatore così ottenuto è stato denominato HP0.5 (Home Prepared bollito per 0.5 h) [1]. Un grammo di tale prodotto è stato sospeso in 3 mL di acqua e sottoposto a sonicazione per 10 minuti. Dopo sedimentazione notturna, la componente solida, non separata dalla fase acquosa, è stata sottoposta ad analisi in rilassometria NMR a ciclo di campo a 4 diverse temperature: 25, 40, 60 e 70°C [2]. I profili ottenuti si possono dividere in due parti. La prima parte, nell’intervallo di frequenze di Larmor protoniche compreso tra 10 e 0.9 MHz, mostra un andamento lineare la cui pendenza non viene influenzata dalle variazioni di temperatura. Questo comportamento è tipico di acqua fortemente legata alla superficie di un mezzo poroso. Per effetto della forte i nterazione con la superficie del biossido di titanio, la dinamica dell’acqua non risente di fluttuazioni nel range di temperature utilizzato. Nell’intervallo di frequenze di Larmor protoniche 0.8-0.01 MHz si osserva un andamento del profilo di tipo Lorentziano in cui i valori delle velocità di rilassamento in funzione della temperatura indicano una dinamica dell’acqua ascrivibile ad un regime di moto veloce. Il comportamento rilassometrico dell’acqua sulla superficie del biossido di titanio nanostrutturato preparato in laboratorio in funzione della temperatura, consente di ipotizzare che esistono due strati di acqua intorno alla superficie del TiO 2 . Il primo è uno strato di acqua immobilizzata, circondato da un secondo strato di acqua mobile. E’ proprio la presenza di acqua fortemente legata e difficilmente rimovibile nell’intervallo di temperature investigato che rende conto della scarsa resa cinetica del catalizzatore in esame rispetto ad anatase cristallino. Riferimenti bibliografici [1] M. Addamo, V. Augugliaro, A. Di Paola, E. García-López, V. Loddo, G. Marcì, R. Molinari, L. Palmisano, M. Schiavello, Preparation, characterization and photoactivity of polycrystalline nanostructured TiO 2 catalysts, J. Phys. Chem. B, 108 (2004) 3303-3310. [2] P. Conte, V. Loddo, C. De Pasquale, V. Marsala, G. Alonzo, L. Palmisano, Nature of interactions at the interface of two water-saturated commercial TiO 2 polymorphs, J. Phys. Chem. C, 117 (2013) 5269-5273.