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Punti quantici a base di carbonio da biomasse

bassa temperaturabiomassa residualeESTECHgamma-alluminapunti quantici di carboniosingolo step

Introduzione

Metodo innovativo per la sintesi sostenibile di “carbon quantum dots” da biomasse residuali solide provenienti dal settore agro-industriali (es., sansa, vinaccia, scarti di pomodoro, polpa esausta di barbabietola, bucce di arance) a temperatura moderata (250-300 °C) e in presenza delle sfere di γ-allumina, utilizzando azoto come carrier gas.

Caratteristiche Tecniche

Il metodo consiste nel riscaldare per circa 30 minuti a temperatura moderata (250-300 °C) delle sfere di γ-allumina in presenza di biomasse residuali solide del settore agro-industriale (es., sansa, vinaccia, scarti di pomodoro, polpa esausta di barbabietola, bucce di arance), utilizzando azoto come carrier gas. Le sfere di allumina, che durante il trattamento termico subiscono processi di coking/fouling della superficie, accompagnati dalla formazione di carbon quantum dots (CQDs), sono successivamente separate dalla biomassa residua, torrefatta, mediante setacciatura meccanica. Non è richiesto un ulteriore stadio di funzionalizzazione/passivazione delle nanoparticelle di carbonio (self-passivated CQDs) con conseguente riduzione dei costi di produzione. Il recupero dei CQDs depositati sulla superficie della γ-Al2O3 è realizzato sfruttando la solubilità dei CQDS solubili in acqua e in diversi mezzi organici.

Rispetto ai metodi convenzionali di sintesi chimica in soluzione,  (idrotermale e solvotermale) si evita l’uso di solventi chimici, e si
eliminano i rischi associati a condizioni di reazione di alta temperatura e pressione. ed offre una via di sintesi semplificata a singolo stadio. Non è richiesto un ulteriore stadio di funzionalizzazione/passivazione dei CQDs prodotti (self-passivated CQDs) con conseguente riduzione dei costi di produzione.

Possibili Applicazioni

  • Diagnostica medica;
  • Biosensori;
  • Fotocatalisi;
  • Materiali per dispositivi optoelettronici (celle solari e LEDs);
  • Trasportatori di farmaci;
  • Materiali per accumulo di energia

Vantaggi

  • Sintesi one-step (passivazione superficiale in situ);
  • Nessuna necessità di strumentazioni sofisticate e/o costose;
  • Materie prime a basso costo (biomassa residuale);
  • Nessun uso di solventi aggressivi;
  • Nessun rischio per la sicurezza associato a condizioni operative critiche