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SESAMO- Physical synthesis and characterization of ultrathin films and nanoparticles – Centro Interdipartimentale di Ricerca e per i Servizi nel settore della produzione, stoccaggio ed utilizzo dell'Idrogeno
Camera da ultra-alto-vuoto per sintesi e analisi XPS di nanoparticelle

Composizione del gruppo

Il gruppo di ricerca è composto da personale accademico e da ricercatori CNR che operano negli stessi laboratori e compiono attività di ricerca comune.

  1. Sergio D’Addato -DIPARTIMENTO FIM.
  2. Stefania Benedetti -CNR NANO
  3. Alessandro Di Bona – CNR NANO
  4. Paola Luches- CNR NANO
  5. Riccardo Magrin Maffei- DIPARTIMENTO FIM (PhD student)
  6. Samuele Pelatti -DIPARTIMENTO FIM (PhD Student)
  7. Eleonora Spurio – DIPARTIMENTO FIM (PhD student) Avinash Vikatakavi – DIPARTIMENTO FIM (PhD student)

Il gruppo è attivo da molti anni nello studio sperimentale dell’interazione dell’idrogeno con superfici e nanoparticelle di metalli e ossidi, in particolare ossidi riducibili. Questi studi riguardano i processi fisico-chimici alla base del funzionamento di celle a combustibile e di fotocatalizzatori. In particolare, il gruppo ha ottenuto un finanziamento da UNIMORE nel 2016 per un progetto FAR interdisciplinare dal titolo Innovative (oxide-based) materials and methods for fuel cell electrodes implementation,  collaborando con Rita Magri (FIM), Marcello Romagnoli (DIEF), Gianluca Malavasi, Alfonso Pedone (CHIMGEO), Marina Vignola (Dip. Economia). Durante il progetto, è stata studiata la dissociazione di H2 su film ultrasottili e nanoparticelle di CeO2,. Il gruppo è stato coinvolto anche nel progetto regionale “Landi Renzo” (resp. Marcello Romagnoli) per l’utilizzo di H2 nel settore automotive. Un altro progetto regionale dal titolo “Materiali innovativi per celle a combustibile” finanziato dalla Regione Emilia Romagna nel contesto del bando “Alte Competenze per la ricerca, il trasferimento tecnologico e l’imprenditorialità” POR-FES 2014-2020 ha permesso il finanziamento di un assegno di ricerca e il sostenimento di uno studente di Ph.D per un anno.

Nel corso degli ultimi anni è stata studiata la reattività all’idrogeno di film ultrasottili di CeO2 in presenza di droganti metallici (Ag, Cu e Fe), sia attraverso tecniche sperimentali (XPS, UPS, STM, XAS) che mediante calcoli da principi primi, in collaborazione con la prof. Rita Magri e la prof. Annabella Selloni (Princeton University). Molto recentemente l’attività sperimentale si è concentrata sullo studio della reattività all’idrogeno “in operando” mediante la spettroscopia XAS a pressione ambiente nella beamline APE del sincrotrone Elettra di Trieste, in collaborazione con Piero Torelli (CNR-IOM e NFFAA).

Il gruppo è anche attivo nello studio di materiali per la produzione di idrogeno tramite scissione foto(elettro)catalitica dell’acqua. Anche in questo caso i sistemi sono basati su ossidi combinati con nanoparticelle plasmoniche, in grado di aumentare significativamente l’assorbanza nel visibile. Il gruppo ha competenze nella sintesi di sistemi ben controllati e nello studio delle proprietà ottiche e della dinamica degli stati fotoeccitati.

Attualmente è ancora in corso il progetto “Landi Renzo”. S.D’A. è coinvolto nello spoke 2 dell’ecosistema regionale relativo all’utilizzo di idrogeno, ed è anche coinvolto in una richiesta per un progetto MISE. Gli altri componenti del gruppo di ricerca sono coinvolti nello spoke 1 della proposta di ecosistema regionale, nello spoke 11 della proposta di centro nazionale sulla mobilita’ sostenibile e nello spoke 2 della propsta di parternariato energia. Sono stati sottomessi dal gruppo 3 progetti PRIN 2021 a titolo di unità partecipante (come unità UNIMORE o come unità CNR) su tematiche legate all’idrogeno.

Bibliografia relativa all’Idrogeno

  1. S. Benedetti, G. Righi, P.  Luches, S. D’Addato, R.  Magri, A. Selloni, “Surface Reactivity of Ag-Modified Ceria to Hydrogen: A Combined Experimental and Theoretical Investigation”, ACS Applied Materials and Interfaces 12 (2020) 27682.
  2. Roncaglia, Fabrizio; Romagnoli, Marcello; Incudini, Simone; Santini, Elena; Imperato, Manuel; Spinelli, Luca; di Bona, Alessandro; Biagi, Roberto; Mucci, Adele, Graphite-epoxy composites for fuel-cell bipolar plates: Wet vs dry mixing and role of the design of experiment in the optimization of molding parameters, International Journal of Hydrogen Energy 46 (2021) 4407
  3. Luches, Paola; Gasperi, Gabriele; Sauerbrey, Marc; Valeri, Sergio; Falta, Jens; Flege, Jan Ingo; Dynamics of the interaction between ceria and platinum during redox processes, Frontiers in Chemistry 7 (2019) 57.
  4. Gasperi, Gabriele; Brugnoli, Luca; Pedone, Alfonso; Menziani, Maria Cristina; Valeri, Sergio; Luches, Paola, Reducibility of Ag- and Cu-Modified Ultrathin Epitaxial Cerium Oxide Films, J. Phys. Chem C 123 (2019) 13702.
  5. F. Benedetti, L. Amidani, J. S. Pelli Cresi, S. Valeri, S. D’Addato, V. Nicolini, G. Malavasi and P. Luches, “Role of cerium oxide in bioactive glasses during catalytic dissociation of hydrogen peroxide”, Physical Chemistry Chemical Physics, 20 (2018) 23507.
  6. Gasperi, Gabriele; Luches, Paola; Barth, Clemens, Stability of Ultrathin Ceria Films on Pt(111) Exposed to Air and Treated in Redox Cycles, J. Phys. Chem. C 122 (2018) 25954.
  7. F. Benedetti, P. Luches, S. D’Addato, S. Valeri, V. Nicolini, A. Pedone, M. C. Menziani, G. Malavasi, “Structure of active cerium sites within bioactive glasses”, J. Am. Cer. Soc. 100 (2017) 5086.
  8. Nicolini, Valentina; Malavasi, Gianluca; Menabue, Ledi; Lusvardi, Gigliola; Benedetti, Francesco; Valeri, Sergio, Luches, Paola, Cerium-doped bioactive 45S5 glasses: spectroscopic, redox, bioactivity and biocatalytic properties, J. Mat. Sci. 52 (2017) 8845.
  9. Maria Chiara Spadaro, Paola Luches, Giovanni Bertoni, Vincenzo Grillo, Stuart Turner, Gustaaf Van Tendeloo, Sergio Valeri and Sergio D’Addato, “Influence of defect distribution on the reducibility of CeO2−x nanoparticles”, Nanotechnology 27 (2016) 425705.
  10. Valentina Nicolini, Elisa Gambuzzi, Gianluca Malavasi, Ledi Menabue, Maria Cristina Menziani, Gigliola Lusvardi, Alfonso Pedone, Francesco Benedetti, Paola Luches, Sergio D’Addato and Sergio Valeri, “Evidence of Catalase Mimetic Activity in Ce3+/Ce4+ Doped Bioactive Glasses”, Journal of Physical Chemistry B 119 (2015)  4009.