Obiettivi Formativi

L’obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti le conoscenze di base riguardanti i fenomeni catalitici evidenziando le caratteristiche fondamentali dei processi eterogenei, omogenei ed enzimatici. Verranno descritti i principali metodi di preparazione e caratterizzazione dei catalizzatori, nonché il loro meccanismo di azione mediante alcuni esempi di applicazioni industriali.

Learning Goals

The course provides students with basic knowledge of the catalytic phenomena highlighting the key features of heterogeneous, homogeneous and enzymatic processes. The main methods of preparation and characterization of the catalysts, as well as their mechanism of action by means of a few examples of industrial applications will be described.

Metodi didattici

Lezioni frontali, con l'ausilio della lavagna classica e della proiezione di diapositive.

Teaching Methods

Lectures, with the aid of classical blackboard and slide projection.

Prerequisiti

Chimica Inorganica, Chimica Organica

Prerequisites

Inorganic Chemistry, Organic Chemistry

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale

Assessment

Oral exam

Programma del Corso

Ruolo dei catalizzatori nelle reazioni chimiche. Importanza della Catalisi nella Chimica Industriale. Catalizzatori omogenei ed eterogenei. Cinetica ed attività catalitica. Reazioni catalitiche: conversione e velocità di reazione, siti attivi e turnover. Reazioni “structure-sensitive” e “structure-insensitive”. Principio di Sabatier. Effetto geometrico ed effetto elettronico. Metodi sperimentali e criteri per lo studio della cinetica di sistemi omogenei. Catalisi eterogenea: aspetti cinetici e meccanicistici. Catalizzatori eterogenei: funzionalità, natura chimica e preparazione. Catalizzatori acidi: alluminosilicati. Zeoliti: microporosità, selettività di forma, disattivazione e rigenerazione in continuo nel processo FCC. Caratterizzazione dei catalizzatori solidi: determinazione dell’area superficiale (metodo BET) e della struttura porosa (volume e distribuzione dei pori, metodo BJH); determinazione delle proprietà acido-base mediante l’uso di molecole sonda; Tecniche a temperatura programmata; Microscopia (TEM, SEM); Tecniche spettroscopiche (FTIR, XPS, UV-VIS). Principali fenomeni di disattivazione dei catalizzatori eterogenei e loro rigenerazione.

Course Syllabus

The role of catalysts in chemical reactions. Importance of Catalysis in Industrial Chemistry. Homogeneous and heterogeneous catalysts. Kinetic and catalytic activity. Catalytic Reactions: Conversion and Reaction Rate, Active Sites and Turnover. "Structure-Sensitive" and "Structure-Insensitive" Reactions. Sabatier's Principle. Geometric effect and electronic effect. Experimental methods and criteria for the study of kinetics of homogeneous systems. Heterogeneous catalysis: kinetic and mechanistic aspects. Heterogeneous catalysts: functionality, chemical nature and preparation. Acid catalysts: aluminosilicates. Zeolites: microporosity, shape selectivity, deactivation and regeneration in the FCC process. Characterization of solid catalysts: determination of surface area (BET method) and porous structure (volume and pore distribution, BJH method); determination of acid-base properties by the use of probe molecules; Programmed temperature techniques; Microscopy (TEM, SEM); Spectroscopic Techniques (FTIR, XPS, UV-VIS). Main phenomena of decomposition of heterogeneous catalysts and their regeneration.