Studio dell'adsorbimento della glicolaldeide su biossido di titanio mediante riflettanza diffusa nell'infrarosso (DRIFT) e calcoli ab initio

Abstract

Nella presente tesi, si è studiato l’adsorbimento sul biossido di titanio (TiO2) della glicolaldeide (GA), la più piccola molecola organica in possesso di una funzionalità ossidrilica e una carbonilica su soli due atomi di carbonio appartenente alla famiglia degli zuccheri. Questa molecola presenta una duplice importanza: nell’atmosfera terrestre viene emessa dalla combustione delle biomasse e appartiene alla classe dei composti organici volatili; dal punto di vista astrofisico e cosmologico invece, essa è stata rilevata negli spazi interstellari e rappresenta una molecola prebiotica. Lo studio dell’interazione tra la glicolaldeide e il TiO2 è stato condotto sperimentalmente mediante spettroscopia in riflettenza diffusa nell’infrarosso (DRIFT) e teoricamente attraverso calcoli quantomeccanici ab initio con due diversi tipi di approccio: cluster e periodico. Attraverso l’analisi degli spettri registrati si sono ottenute delle indicazioni relativamente ai principali siti di interazione tra la molecola e il biossido di titanio mentre mediante le metodologie di chimica computazionale si è cercato di comprendere a livello atomico la modalità con cui la molecola interagisce con la superficie. Nello specifico sono stati sviluppati diversi modelli di interazione e per ognuno di essi sono state determinati i principali parametri strutturali, le proprietà vibrazionali e le rispettive energie di adsorbimento. Dal confronto tra i dati teorici così ottenuti e le evidenze sperimentali sono stati identificate le principali configurazioni di adsorbimento. I dati ricavati dimostrano per la prima volta che la GA interagisce favorevolmente con il TiO2 rappresentando un requisito fondamentale per tutti i possibili processi catalitici che successivamente possono essere mediati dalla superficie.