Materiali Innovativi per Scissione dell'Acqua

This Ph.D. thesis explores the development of heterojunction systems for photocatalytic green H2 and NH3 production, addressing global energy and environmental challenges. The research demonstrates that engineering material interfaces, electron transfer mechanisms, and morphology enhances photocatalytic performance. The study primarily focuses on graphitic carbon nitride (g-C3N4) as an eco-friendly photocatalyst. Key findings include the optimization of g-C3N4 polymorphs, where various sacrificial templates (NaCl,KCl,CaCl2) influence morphology, leading to improved hydrogen production. The research also investigates the use of perovskite-based heterojunctions for nitrogen fixation and hydrogen generation, revealing the importance of specific material compositions and defect engineering. Additionally, novel organic semiconductor systems and high-entropy perovskite oxides are explored to enhance g-C3N4 photocatalytic efficiency. The thesis highlights the critical role of heterojunction design in improving photocatalysts, offering pathways for sustainable hydrogen and ammonia production.

Questa tesi di dottorato esplora lo sviluppo di eterogiunzioni per la produzione fotocatalitica di H2 e NH3 verde, affrontando le sfide globali energetiche e ambientali. La ricerca dimostra che la progettazione delle interfacce dei materiali, dei meccanismi di trasferimento elettronico e della morfologia migliora le performance fotocatalitiche. Lo studio si concentra principalmente sul carbonitruro grafitico (g-C3N4) come fotocatalizzatore verde. I risultati principali includono l'ottimizzazione dei polimorfi di g-C3N4, dove diversi agenti sacrificali (NaCl,KCl,CaCl2) influenzano la morfologia, portando a un incremento della produzione di idrogeno. La ricerca esplora anche l'uso di eterogiunzioni a base di perovskite per la fissazione dell'azoto e la produzione di idrogeno, rivelando l'importanza delle composizioni specifiche dei materiali e dell'ingegneria dei difetti. Inoltre, vengono esplorati nuovi sistemi semiconduttori organici e ossidi di perovskite ad alta entropia per migliorare l'efficienza fotocatalitica di g-C3N4. La tesi sottolinea il ruolo cruciale della progettazione delle eterogiunzioni nel miglioramento dei fotocatalizzatori, offrendo soluzioni per la produzione sostenibile di H2 e NH3.