Ossidazione catalitica di diverse tipologie di particolato carbonioso su ceria dopata = Catalytic oxidation of different types of soot on doped ceria

Questo studio si concentra sull’analisi e l’approfondimento di processi volti a ridurre l’impatto inquinante del particolato carbonioso nell’aria. Il particolato è una miscela di particelle carboniose che si disperde nell’aria sotto forma di polveri sottili, ed è una delle principali fonti di inquinamento, soprattutto nel settore industriale automotive. Lo scopo di questa tesi è valutare l’efficacia di diversi catalizzatori a base cerio nel ridurre l’inquinamento da particolato carbonioso. Gli studi sono stati effettuati su catalizzatori sintetizzati a base di ceria pura, ceria dopata con praseodimio e ceria dopata con lantanio (in rapporti equi molari). Si vogliono studiare questi tipi di catalizzatori in quanto la ceria ha una struttura in grado di apportare prestazioni elevate all’interno di un’ossidazione: queste importanti caratteristiche sono la grande inclinazione alla mobilità dell’ossigeno all’interno del reticolo e la sua capacità a ridursi fin da basse temperature. I metodi che si sono utilizzati per caratterizzare la composizione e la natura dei catalizzatori sono microscopia SEM, diffrazione XRD, calcolo dell’area superficiale di interfaccia tramite metodologia BET, le spettroscopie XPS, FTIR e Raman che andando ad indagare differenti legami all’interno del reticolo ci mettono a disposizione delle informazioni complementari tra loro con dei risultati su larga scala. Il principale metodo di studio è quello applicativo della reazione di ossidazione catalitica condotto in laboratorio attraverso l’utilizzo di un forno, un reattore con all’interno la miscela di particolato e catalizzatore. Con questo metodo si riescono a ricavare dati importanti sulla reazione di ossidazione ed apprezzare le differenze tra catalizzatori che agiscono sul particolato. Allo stesso modo si ricavano importanti informazioni anche sulla tipologia di particolato utilizzata che potrebbe essere più o meno compatibile con un tipo di catalizzatore in termini di resa e temperature di ossidazione. Nonostante i risultati attuali non siano ancora completamente soddisfacenti in termini di efficienza, di temperatura e di resa, i catalizzatori a base di ceria mostrano potenzialità nell'ossidazione del particolato carbonioso. Si evidenzia che la ceria risulta essere un ottimo candidato per l'ossidazione ed inoltre, l'introduzione di droganti nella ceria ne aumenta la sua efficacia catalitica. In particolare, la miscela equi molare di ceria e lantanio ha dimostrato eccellenti capacità catalitiche, avviando la combustione del particolato a temperatura intorno ai 380 °C. Anche la miscela di ceria e praseodimio si è rivelata altamente performante: la temperatura a cui si attiva la reazione di ossidazione è leggermente più alta rispetto a quella della ceria lantanio, ma la resa è ampiamente maggiore con dei valori intorno al 97%. In conclusione, l'ossidazione catalitica della ceria e dei suoi derivati offre una soluzione promettente per ridurre l'inquinamento da particolato carbonioso. Tuttavia, ulteriori ricerche sono necessarie per sviluppare e implementare questa tecnologia in modo efficace, affrontando la sfida dell'inquinamento da particolato in modo olistico e coordinato per un futuro più pulito e sostenibile.