Durante il corso, definire cosa è la Scienza del Carbonio e identificare i diversi allotropi e le loro applicazioni industriali. Descrivere la sintesi, la caratterizzazione e le vie di applicazione di vari allotropi del carbonio e dei loro derivati. Comprendere concetti come carbonizzazione, grafitizzazione, intercalazione e ideare strategie sperimentali per realizzarli. Identificare e spiegare perché i nanocarboni hanno proprietà diverse rispetto alle loro controparti sfuse e ai nanomateriali inorganici. Verranno descritte nuove applicazioni dei nanocarboni, soprattutto quando sostituiscono le nanoparticelle metalliche. Il risultato di apprendimento previsto è quello di rendere gli studenti consapevoli dei materiali verdi nella fase iniziale dell'istruzione per mantenere la Terra verde disponibile per la prossima generazione attraverso la prevenzione dell'inquinamento anche nella ricerca di laboratorio.
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica organica ed inorganica
Metodi didattici
Insegnare argomenti avanzati sui materiali a base di carbonio richiede una miscela di metodi tradizionali con approcci innovativi. Quindi, lezioni frontali ed esercitazioni di gruppo sui materiali in carbonio oltre a modalità avanzate di attività didattica interattiva.
Verifica Apprendimento
Al termine del corso è prevista una prova orale nella quale lo studente preparerà una presentazione sugli argomenti selezionati.
Testi
Dispense fornite dal docente
Contenuti
Questo corso approfondisce i principi avanzati e le applicazioni dei materiali a base di carbonio, esplorandone la sintesi, le proprietà e il potenziale in vari campi come la nanotecnologia, lo stoccaggio dell'energia, l'elettronica e la biomedicina. Gli studenti acquisiranno una conoscenza approfondita della ricerca all'avanguardia e delle tendenze emergenti nel campo. Una panoramica degli allotropi del carbonio (diamante, grafite, fullereni, nanotubi di carbonio, grafene e nanodot di carbonio) è fornita in Introduzione ai materiali a base di carbonio. Le proprietà dei materiali in carbonio in termini di dimensioni e utilizzo primario. Verranno discussi materiali di carbonio aventi eteroatomi come ossigeno o azoto, dall'ossido di grafene ai nitruri di carbonio passando da un contenuto di eteroatomi basso o elevato. Particolare attenzione sarà data all'uso di sintesi sostenibili e di materiali di base, tra cui biomassa di scarto, plastica di scarto, pneumatici di scarto, carta straccia, cartone e gas di scarico industriali. Verranno discussi l'uso di materiali di carbonio per la conversione e lo stoccaggio dell'energia, materiali a base di carbonio per usi biologici, applicazioni ambientali, tendenze e direzioni future. Applicazioni di esempio sono: Bonifica acqua e aria A causa della sua ampia superficie e della struttura porosa, il carbone attivo può assorbire una varietà di inquinanti come pesticidi, cloro e composti organici volatili.
Applicazioni biologiche Partendo dal ruolo dei radicali carboniosi nello stress ossidativo, verrà discussa l'applicazione dei carboni aventi radicali stabilizzati secondo la recente letteratura.
