Persona
VERTOVA ALBERTO
PROFESSORE ASSOCIATO CONFERMATO
Settori (10)
Parole chiave (2)
CONVERSIONE DELL’ENERGIA E TRATTAMENTI AMBIENTALI
ENERGY CONVERSION AND ENVIRONMENTAL TREATMENTS
No Results Found
Descrizione linee ricerca (3)
The main aim of the work consists in the development of efficient cathode for lithium-air batteries to be used for future generation electric vehicles (EVs). In this sense, the great advantages in adopting lithium-air batteries is their impressive energy and power density and specific energy bound to a high operative voltage (more than 2V).
The chemical phenomena at the basis of lithium-air batteries technology is still far to be completely understood. This in turn means that the principles on which the research of materials constituting all cell main components are still not completely known.
This leads to two main issues: on one side, there is an urgent need of understanding the phenomena occurring at the electrode surface and, on the other, finding suitable materials for optimizing the reaction kinetics and the cell durability while keeping the costs low.
Lithium-air batteries represent nowadays one of the main challenges in electrochemistry. This is mainly due to the intrinsic complexity of the system and to the difficulty in performing both in situ and ex-situ analysis on the cell components needed to highlight the reaction intermediates/products. In this context the main purpose of this research was aimed to characterize transition metal oxide as potential electrocatalysts. In particular, electrolytic MnO2 was chosen as the reference system and starting from this material we synthesized MnO2 via sol-gel route, that allows for a fine control of particle morphology and chemical surface speciation. The nominal composition of the electrocatalysts and the typical operative parameters of the sol-gel method have been modulated. In particular, different precursors, i.e. inorganic or organic (metal alkoxides) compounds, have been used and different synthetic conditions, by varying e.g. water/alkoxide and water/solvent ratios, hydrolysis temperature and time, solvent removal procedure, calcination temperature, have been adopted. This allows to prepare nanopowders showing, on one side, identical nominal composition, but on the other side largely different physical features between one another; the characterization of these materials will provide the scientific basis for designing more efficient electrocatalysts. We decided also to dope the MnO2 nanoparticles in order to increase the electronic conductivity, using Ag and Sn. The scope is to prepare a composite cathode with the possibility to limit the material pore choking at the positive pole by lithium oxides, with the aim to increase the specific capacity of the battery, which decreases with the charging/discharging cycles due to the isolation of the electrode surface from the electron transfer process. (2011 - )
The research is centred on the synthesis, characterization and development of multiphase nanostructured systems for the preparation of electrodes (cathodes) for oxygen reduction, to be used in direct alcohol fuel cells, with specific reference to the “alkaline” type, i.e. those adopting a polymeric anion exchanger electrolyte. The recent improvement of anion membranes, that allow for alkaline operating conditions with predictable advantages in terms of energy yield, makes the development of alkaline DAFCs competitive with the acid ones. The research deals with the characterization of metal (Ag/C) synthetized by the wet method and metal oxides synthetized by the sol-gel technique (IrO2-SnO2), as possible cathode materials in alkaline DAFCs. The investigation is carried out using potentiodynamic techniques and the Rotating Ring Disk Electrode (RRDE) as support. The use of RRDE allow to obtain important information about the reaction mechanism since it is possible quantify inter alia the amount of hydrogen peroxide produced in a broad range of potentials. A comparison study of different electrode materials in term of kinetic current, amount of hydrogen peroxide produced and the potential of the beginning the ORR was also carried out during this year. (2013 - )
This topic is focused on to the development of nanostructured multifunctional materials. These particular materials are, in fact, the core of modern electrochemical systems; their electrocatalytic and functional properties can be modulated through the appropriate design, synthesis and application to the wide areas of green chemistry and energy conversion. In this context, the research interest has been devoted to the electro-synthesis of silver nanoparticles (Ag-NP) for preparation of nanostructured multifunctional materials. These compounds can be used in applications for the rational use of energy (e.g. for the optimization of new energy device as Li-Air battery) and in environmentally oriented processes (e.g. depollution processes). In particular Ag-NP were supported on a carbon matrix and used for the electrochemical dehalogenation of chlorinated organic compounds. The research interest was also focused on the preparation methodologies of the electrode material to improve the catalyst performance and to reduce the silver content at the cathode electrode; there is evidence that nano-structured particles exhibit better behaviour than massive silver while allowing a substantial reduction of Ag loading. The characterization of all materials has been conducted both in aqueous media, using a Cavity MicroElectrode (CME) with chloroform as model molecule, and in organic media using acetonitrile (ACN) as solvent with benzylchloride (BzCl)as molecule test. The particular attention for BzCl reduction is due to the recent new proposal for the reaction pathway that implies the formation sequence of silver-substrate/product adducts, starting from a weakly adsorbed benzyl chloride-Ag specie, followed by the strongly adsorbed benzyl radical-Ag and benzyl anion-Ag species. The last ultimately desorbing to give the final reaction products. In this context, has been studied the effect on voltammetric signal of the presence of small water amounts in ACN. The source of proton from water may affect the normal reaction pathway and change the electrode activity of the silver. This provokes significant variations in electrode currents and potentials even at very low water content, thus providing an internal diagnostic signal for the quality of the solvent and a study for a correct understanding of the effective catalytic power of silver-based materials. In summary, the electrocatalytic activity of Ag-NP, with a low silver loading (20 wt%), was confirmed by the CVs results of the CHCl3 and BzCl reduction. To date experimental data confirm the better performance of the silver nanoparticles, synthesized with different methodologies, in comparison with commercial silver catalysts. (2008 - )
No Results Found
Ricerca finanziata (7)
MATERIALI MULTIFASICI PER APPLICAZIONI NEL CAMPO DELL' ENERGETICA E DELL' AMBIENTE
PUR20062008 - PUR 2006-2008
Progetto
Partecipante
2008
MATERIALI MULTIFASICI PER APPLICAZIONI NEL CAMPO DELL¿ENERGETICA E DELL¿AMBIENTE
PUR20062008 - PUR 2006-2008
Progetto
Partecipante
2006
MATERIALI MULTIFASICI PER APPLICAZIONI NEL CAMPO DELL' ENERGETICA E DELL' AMBIENTE
PUR20062008 - PUR 2006-2008
Progetto
Partecipante
2007
Materiali multifunzionali nano- e micro-strutturati per l’energia e l’ambiente. Metodologie di sintesi, caratterizzazioni e reattività.
PUR90 - PUR 90%
Progetto
Partecipante
2009
New nanostructured materials for innovative lithium-air high-energy rechargeable batteries
CAR_RIC - Bandi Fondazione Cariplo
Progetto
Responsabile scientifico
2011
24 mesi
Novel Multilayered and Micro.Machined Electrode nano-Architectures for Electrocatalytic Applica-tions (Fuel cells and Electrolyzers)
PRIN2017 - PRIN bando 2017
Progetto
Responsabile scientifico
2019
36 mesi
PIANO DI SOSTEGNO ALLA RICERCA 2015-2017 - TRANSITION GRANT LINEA 1A PROGETTO "UNIMI PARTENARIATI H2020" (anno 2020)
PSR2015-17 - Piano di sviluppo di ricerca 2015-17
Progetto
Responsabile scientifico
2020
24 mesi
No Results Found
Pubblicazioni (160)
Brevetti
Partecipazioni scientifiche (2)
Socio effettivo o corrispondente
- Società Chimica Italiana (Italia)
(2010 - )
2010
Socio effettivo o corrispondente
- International Society of Electrochemistry (Svizzera)
(2010 - )
2010
No Results Found
Comitati editoriali (2)
Guest Editor di rivista o collana editoriale - Materials - Recent Progress in Electrode Materials and Electrolytes for Li-Based Battery Devices (2021 - 2022)
2021
Membro del Comitato Editoriale - Materials (2020 - )
2020
No Results Found
Congressi (3)
Program committee (membro del comitato scientifico) - 4th E3 Mediterranean Symposium: Electrochemistry for Environment and Energy (2022 - )
20220915
Partecipazione al comitato organizzativo - 2022 - CHESS: CONVENTIONAL AND HIGH-ENERGY SPECTROSCOPIES FOR INORGANIC, ORGANIC AND BIOMOLECULAR SURFACES AND INTERFACES (2022 - )
20220221
Program committee (membro del comitato scientifico) - 2nd E3 Mediterranean Symposium: Electrochemistry for Environment and Energy (2016 - )
20160914
No Results Found
Network di ricerca
COST “Green Organic Electrochemistry” (progetto D29 – W0006-03, 2003-2007)
- member of Milano Unit of the COST project on “Green Organic Electrochemistry” (University of Pairgi12, Belfast, Coimbra, Kiev and Udine) D29 – W0006-03, 2003-2007
(01/03/2003 - )20030301
No Results Found
Collegi di dottorato (11)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2023
(ciclo: 39 - Anno: 2023
2023
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2022
(ciclo: 38 - Anno: 2022
2022
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2021
(ciclo: 37 - Anno: 2021
2021
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2020
(ciclo: 36 - Anno: 2020
2020
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2019
(ciclo: 35 - Anno: 2019
2019
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2018
(ciclo: 34 - Anno: 2018
2018
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2017
(ciclo: 33 - Anno: 2017
2017
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2016
(ciclo: 32 - Anno: 2016
2016
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2015
(ciclo: 31 - Anno: 2015
2015
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2014
(ciclo: 30 - Anno: 2014
2014
)
Università degli Studi di MILANO -
CHIMICA-2013
(ciclo: 29 - Anno: 2013
2013
)
No Results Found
Tutoraggio (4)
tutorship -
Dottorandi
- PANICO FRANCESCO
(01/10/2022 - )
20221001
tutorship -
Dottorandi
- MINELLI SIMONE
(01/10/2021 - )
20211001
tutorship -
Dottorandi
- CARRA' ANDREA
(01/11/2011 - 04/12/2014)
20111101
tutorship -
Dottorandi
- ARICCI GABRIELE
(01/10/2008 - 30/09/2010)
20081001
No Results Found
Public Engagement (13)
Produzione di programmi radiofonici e televisivi (Responsabile scientifico)
- M'Illumino di Scienza
Laboratorio 2060 - Dipartimento di Chimica - Via Golgi 19 20133 Milano (10/01/2024 - 10/01/2024) 20240110
Dipartimento di Scienze Farmaceutiche
Dipartimento di Chimica
Dipartimento di Filosofia Piero Martinetti
Dipartimento di Beni Culturali e Ambientali
Attività di coinvolgimento e interazione con il mondo della scuola (Organizzatore)
- M'illumino di Scienza
TREVIGLIO SCUOLA MEDIA PFS (17/11/2023 - 17/11/2023) 20231117
Dipartimento di Scienze Farmaceutiche
Dipartimento di Chimica
Dipartimento di Filosofia Piero Martinetti
Attività di coinvolgimento e interazione con il mondo della scuola (Partecipante)
- M'illumino di Scienza
Polo Formativo Scolastico Collegio degli Angeli (01/06/2023 - 01/06/2023) 20230601
Dipartimento di Scienze Farmaceutiche
Dipartimento di Chimica
Dipartimento di Filosofia Piero Martinetti
Dipartimento di Beni Culturali e Ambientali
Attività di coinvolgimento e interazione con il mondo della scuola (Partecipante, Promotore)
- M'illumino di Scienza
collegio degli angeli - treviglio (01/06/2023 - 01/06/2023) 20230601
Dipartimento di Scienze Farmaceutiche
Dipartimento di Chimica
Dipartimento di Filosofia Piero Martinetti
Dipartimento di Beni Culturali e Ambientali
Attività di coinvolgimento e interazione con il mondo della scuola (Organizzatore)
- Hydrogen Economy
’Istituto di istruzione superiore “ Benedetto Castelli”. Via Cantore, 9 - Brescia (31/05/2023 - 31/05/2023) 20230531
Dipartimento di Chimica
Attività di coinvolgimento e interazione con il mondo della scuola (Organizzatore)
- Hydrogen Economy
ISIS (Istituto Statale Istruzione Superiore) A. Ponti - Via Stelvio, 35, 21013 Gallarate VA (17/05/2023 - 17/05/2023) 20230517
Dipartimento di Chimica
Altre iniziative di Public Engagement (Relatore)
- Why chemists should consider a career in the oil and gas industry
Aula G09 (08/02/2023 - 08/02/2023) 20230208
Dipartimento di Chimica
Attività di coinvolgimento e interazione con il mondo della scuola (Organizzatore)
- Hydrogen Economy
Liceo Scientifico Leonardo da Vinci - Milano (07/02/2023 - 24/02/2023) 20230207
Dipartimento di Chimica
Attività di coinvolgimento e interazione con il mondo della scuola (Organizzatore)
- Hydrogen Economy
Scuola IIS Niccolò Machavelli di Pioltello (MI) (02/02/2023 - 02/02/2023) 20230202
Dipartimento di Chimica
Organizzazione di iniziative di valorizzazione, consultazione e condivisione della ricerca (Responsabile scientifico)
- Il ferro, il migliore amico dell'uomo
Centrale dell'Acqua di Milano (11/05/2021 - 11/05/2021) 20210511
Dipartimento di Chimica
Organizzazione di iniziative di valorizzazione, consultazione e condivisione della ricerca (Relatore)
- “Primo Levi: la poesia della chimica”
incontri on-line con alcuni docenti del Dipartimento di Chimica su alcuni elementi chimici del Sistema Periodico di Primo Levi
Centrale dell'Acqua di Milano, piazza Deocleziano 5 (30/04/2021 - 14/05/2021) 20210430
Dipartimento di Chimica
Altre iniziative di Public Engagement (Relatore)
- Qualità dell’ambiente e qualità della vita: la chimica si confronta con le nuove sfide dello sviluppo sostenibile
Biblioteca Valvassori Peroni, Via Valvassori Peroni 56 - Milano (23/05/2019 - 23/05/2019) 20190523
Dipartimento di Chimica
Altre iniziative di Public Engagement (Organizzatore)
- LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA) E SVILUPPO DELLE FIGURE PROFESSIONALI: ESPERIENZE AZIENDALI A CONFRONTO
SALA CONVEGNI CNR (01/03/2019 - 01/03/2019) 20190301
Dipartimento di Chimica
No Results Found
Description
Alberto Vertova si è laureato cum laude in Chimica Industriale, all’Università di Milano, nel 1989 con una Tesi su “Nuovi elettrodi ionoselettivi per la durezza delle acque e per gli ioni cloruro”. Durante il periodo di Tesi è risultato vincitore di una borsa di studio Montedison per i migliori studenti in Chimica Industriale dell’AA 1988-89. Nel 1990 ha vinto la Borsa di Dottorato in Chimica Industriale e nel 1994 ha ottenuto il suo PhD in Chimica Industriale discutendo un Tesi su “Reazione di evoluzione di idrogeno e suoi isotopi su elettrodi di platino e palladio”. Nel 2000 ha passato un periodo di ricerca presso il gruppo del Prof. Y. Umezawa, dell’Università di Tokyo, per approfondire i suoi studi su nuovi sensori chimicamente modificati tramite self-assembled-monolayers (SAM) di tioli, utilizzati per l'immobilizzazione di differenti ionofori. In questo campo ha collaborato anche con il Prof. Dimitri Khoshtariya (Università Statale di Tbilisi – Georgia), durante la sua permanenza presso il Dipartimento di Chimica Fisica ed Elettrochimica nel 2002 e nel 2005, insieme al quale ha sviluppato metodologie di indagine relative alla velocità del processo di trasferimento elettronico del marker redox [Ru(NH3)6Cl3] in funzione del grado di modificazione degli elettrodi. Questa linea di ricerca si è poi sviluppata verso lo studio di nuovi biosensori amperometrici a base di SAM adsorbiti su oro ed in questo ambito AV ha ottenuto nel 2007 un finanziamento dalla Regione Lombardia, all’interno del progetto INGENIO, per la verifica della ricaduta industriale di tale ricerca. AV è stato tra i promotori del gruppo di lavoro TERSI - Tecnologie Elettrochimiche per il recupero di Residui e Scarichi Industriali dell’Associazione Italiana Di Ingegneria Chimica (AIDIC), e del convengo annuale ERA (Elettrochimica per il Recupero dell’Ambiente) che si tiene ininterrottamente dal 2000. Inoltre AV è stato chiamato a partecipare al gruppo COST “Green Organic Electrochemistry” (unitamente ad altre 5 sedi Universitarie: Università di Pairgi12, Belfast, Coimbra, Kiev e Udine; progetto D29 – W0006-03, 2003-2007), attività che ha permesso di stringere una proficua collaborazione con il gruppo di ricerca del Prof. Jean-Yves Nédélec (CNRS, Thais, France) durante la quale si sono affinate le competenze sull’uso degli elettrodi a microcavità, oltre a quelle sull’impiego dei liquidi ionici nelle misure potenziodinamiche.
Attualmente AV è professore Associato presso il Dipartimento di Chimica dell’Università degli Studi di Milano, dove svolge la sua attività didattica e di ricerca sui temi dell’energetica, della fotoelettrochimica, della cinetica elettrochimica e dei trattamenti elettrochimici ambientali.
AV ha ottenuto due finanziamenti nazionali: Prin 2008: 2008PF9TWZ e Cariplo Foundation (2010/0506).
AV è coautore di un brevetto sulla preparazione, rapida ed economica, di microelettrodi flessibili per applicazioni alla Scanning Electrochemical Microscopy; domanda numero: 102019000024193; data di presentazione: 17/12/2019.
AV è membro del Collegio della Scuola di Dottorato in Chimica dell’Università degli Studi di Milano.
AV ha ottenuto l’Abilitazione Scientifica Nazionale a Professore di Prima Fascia nel 2018.
La sua attività didattica è stata ed è tuttora svolta nell'ambito dei Corsi di laurea triennale e magistrale in Scienze Chimiche e Industrial Chemistry.
I suoi interessi di ricerca si sono sviluppati in diversi campi dell’elettrochimica applicata, qui brevemente descritti:
Caratterizzazione di nuovi sensori amperometrici.
Dal 2000 si è occupato della preparazione e caratterizzazione di nuovi sensori amperometrici, appartenenti alla famiglia degli elettrodi chimicamente modificati (CME), per la determinazione dei cationi alcalini a alcalino-terrosi in soluzioni acquose. Tale sensore è formato da un substrato metallico d’oro su cui viene fatto adsorbire un tiolo alifatico. Il SAM può essere usato come base in cui fissare lo ionoforo selezionato per l’indagine. Il CME così ottenuto è un sensore amperometrico la cui corrente può essere modulata sia in funzione della concentrazione dell’analita sia in funzione del tipo di ionoforo impiegato. In questo modo è anche possibile usare lo strato organico come opportuna matrice in cui accomodare gli ionofori di nuova generazione per poterli caratterizzare. Negli ultimi anni ha lavorato sull’immobilizzazione e caratterizzazione del Citocromo-C posto in un monostrato di tiolo, in modo da sfruttare il centro redox della proteina come mediatore nei processi di trasferimento elettronico. Su questo tema il Dott. Vertova ha ricevuto anche un finanziamento della Regione Lombardia per analizzare la possibile ricaduta industriale di un biosensore basato su Citocromo-C incorporato in un SAM.
Caratterizzazione elettrochimica di nanoparticelle di ossidi di metalli.
In questi anni le nanoparticelle di ossidi dei metalli di transizione hanno raggiunto un importante ruolo come nuovi materiali elettrocatalitici. In particolare, film ossidici difettivi nanocristallini e nanoporosi di Sn e di Ti sono substrati a basso costo e bassa tossicità estensivamente studiati per la loro ampia varietà di applicazioni. Essi giocano anche un ruolo rilevante nello sviluppo di nuovi materiali elettrocatalitici, in particolare per i sistemi di conversione ed accumulo dell’energia. Il buon comportamento degli elettrodi nanocristallini/nanoporosi di SnO2 e TiO2 è il risultato di un bilanciamento complesso tra molteplici aspetti, che possono essere aggiustati tramite le condizioni sintetiche ed operative. Più recentemente la ricerca è stata indirizzata verso le miscele di SnO2 e IrO2 nanostrutturati ottenute col medesimo processo sintetico in forma supportata e non, per confrontare ed integrare metodologie di caratterizzazione diverse.
Dealogenazione elettrochimica riduttiva di molecole organiche inquinanti.
Dal 2001 il Dr. Vertova sta lavorando per l’impiego dell’elettrochimica nel recupero ambientale ed in particolare per l’uso dell’argento e delle sue leghe come elettrocatalizzatori per la dealogenazione di fenoli polialogenati e alogenuri organici volatili (VOH). Infatti, recentemente sono state scoperte le straordinarie proprietà elettrocatalitiche dell’argento nella riduzione degli alogenuri organici e sono state applicate sia a processi sintetici che a trattamenti per il recupero ambientale. Nello stesso tempo, i risultati combinati degli studi voltammetrici e delle elettrolisi preparative, sia su elettrodi policristallini che su cristalli singoli, stanno fornendo uno sguardo completo sull’intero sistema argento, substrato organico, elettrolita.
Caratterizzazione di switch molecolari adsorbiti su elettrodi di oro.
Nel 1974 Aviram and Ratner introdussero l’idea di utilizzare il trasferimento elettronico per preparare switch molecolari in grado di consentire il passaggio della corrente in funzione della struttura del substrato utilizzato. Comunque solo verso la metà del 1990, l’idea pionieristica di usare le molecole come componenti dei circuiti elettronici fu realizzata in pratica ottenendo raddrizzatori, interruttori, sensori, ecc.. Il maggior stimolo alla ricerca ed alle applicazioni in questo campo è rappresentato, non solo dalla possibilità di accrescere enormemente le conoscenze rispetto all’attuale tecnologia dei semiconduttori, ma anche espandere la complessità delle funzioni elettroniche grazie all’estrema varietà di proprietà che potrebbero risultare da perturbazioni del livello molecolare. In questo contesto si inserisce lo studio volto a disegnare, preparare e caratterizzare un dispositivo basato sulle proprietà di conduzione elettroniche, modulabili a livello molecolare mediante variazioni strutturali dei componenti specifici, ed attivabili da cambiamenti del livello di Fermi dei terminali metallici. La giunzione tra i terminali del dispositivo viene realizzata da composti organometallici polimerici od oligomerici (dimeri o trimeri) formati da appropriati leganti capaci di legarsi alle interfacce metalliche (terminali) del dispositivo ed inoltre da agire da spaziatori tra i centri metallici. In questo campo gli studi elettrochimici giocano un ruolo importante nel determinare i fenomeni di trasferimento elettronico (TE) a ciascuna interfaccia del dispositivo.
Accumulatori Litio Aria: sintesi e caratterizzazione dei catodi per la reazione di riduzione ed evoluzione di ossigeno in ambiente non acquoso
Nell’ottica di riduzione globale delle emissioni di gas serra la diffusione del veicolo elettrico su scala industriale è fondamentale, ma strettamente connessa alla possibilità di disporre di accumulatori ad elevata capacità specifica, che presentino anche valori di densità di energia comparabili con quelli forniti dal sistema benzina/aria. A questo scopo le batterie Me/O2 presentano il vantaggio dell’impiego dell’ossigeno, il reagente della reazione catodica, che non deve essere caricato direttamente nella batteria, ma viene fornito dall’ambiente stesso. Diversi metalli sono stati utilizzati per fabbricare queste batterie: Mg, Fe, Al, Zn, Ca, Li; tutte assemblate in presenza di un elettrolita acquoso, neutro od alcalino. Nel 1996 Abraham e Jiang hanno proposto per la prima volta una batteria Li/O2 ad elettrolita non acquoso, formata da un polo negativo di Li, un elettrolita polimerico a conduzione cationica ed un polo positivo composito a base di carbone, che presenta una energia specifica teorica di 11.1 kWh/kg, paragonabile al sistema benzina/aria. La batteria proposta è ricaricabile e la novità è connessa alla reazione del polo positivo, non più la formazione di composti di intercalazione, ma la reazione diretta del Li con l’ossigeno atmosferico a formare ossidi di litio. Inoltre, da subito si è evidenziato come l’elevata capacità specifica sia strettamente connessa alla porosità, e quindi all’area superficiale, del carbone usato per il polo positivo, oltre all’interazione polo positivo/elettrolita non acquoso idrofobico. Fin dal lavoro di Abraham si evidenziò anche la necessità di inserire nel polo positivo un elettrocatalizzatore in grado di ridurre sia la sovratensione per la reazione di riduzione dell’ossigeno, la scarica, sia quella per la reazione di evoluzione di ossigeno, la carica. Più recentemente si è dimostrato come la reazione di carica dell’accumulatore comporti la decomposizione del Li2O2, che viene catalizzata dalla presenza del biossido di manganese elettrochimico aggiunto al polo positivo di carbone. La linea di ricerca è incentrata quindi sulla sintesi e caratterizzazione elettrochimica di nuovi materiali per la preparazione dell’elettrodo positivo di un accumulatore Li/aria, sia per lo strato di carbone poroso, sia per il materiale elettrocatalitico da caricare nella matrice a base di carbone. Lo scopo è quello di ottenere un materiale composito che possa presentare alta diffusività per l’ossigeno, elevata conducibilità elettronica, stabilità chimica e meccanica in presenza dell’elettrolita non acquoso, efficacia nella rimozione degli ossidi di litio nel processo di carica, in modo da incrementare i cicli di ricarica dell’accumulatore.
Fotoelettrochimica
In questa tematica AV è attivo nella sintesi e caratterizzazione di nuovi materiali a base di ossidi dei metalli di transizione per la produzione di idrogeno e ossigeno dallo splitting fotoelettrochimico dell'acqua.
Attualmente AV è professore Associato presso il Dipartimento di Chimica dell’Università degli Studi di Milano, dove svolge la sua attività didattica e di ricerca sui temi dell’energetica, della fotoelettrochimica, della cinetica elettrochimica e dei trattamenti elettrochimici ambientali.
AV ha ottenuto due finanziamenti nazionali: Prin 2008: 2008PF9TWZ e Cariplo Foundation (2010/0506).
AV è coautore di un brevetto sulla preparazione, rapida ed economica, di microelettrodi flessibili per applicazioni alla Scanning Electrochemical Microscopy; domanda numero: 102019000024193; data di presentazione: 17/12/2019.
AV è membro del Collegio della Scuola di Dottorato in Chimica dell’Università degli Studi di Milano.
AV ha ottenuto l’Abilitazione Scientifica Nazionale a Professore di Prima Fascia nel 2018.
La sua attività didattica è stata ed è tuttora svolta nell'ambito dei Corsi di laurea triennale e magistrale in Scienze Chimiche e Industrial Chemistry.
I suoi interessi di ricerca si sono sviluppati in diversi campi dell’elettrochimica applicata, qui brevemente descritti:
Caratterizzazione di nuovi sensori amperometrici.
Dal 2000 si è occupato della preparazione e caratterizzazione di nuovi sensori amperometrici, appartenenti alla famiglia degli elettrodi chimicamente modificati (CME), per la determinazione dei cationi alcalini a alcalino-terrosi in soluzioni acquose. Tale sensore è formato da un substrato metallico d’oro su cui viene fatto adsorbire un tiolo alifatico. Il SAM può essere usato come base in cui fissare lo ionoforo selezionato per l’indagine. Il CME così ottenuto è un sensore amperometrico la cui corrente può essere modulata sia in funzione della concentrazione dell’analita sia in funzione del tipo di ionoforo impiegato. In questo modo è anche possibile usare lo strato organico come opportuna matrice in cui accomodare gli ionofori di nuova generazione per poterli caratterizzare. Negli ultimi anni ha lavorato sull’immobilizzazione e caratterizzazione del Citocromo-C posto in un monostrato di tiolo, in modo da sfruttare il centro redox della proteina come mediatore nei processi di trasferimento elettronico. Su questo tema il Dott. Vertova ha ricevuto anche un finanziamento della Regione Lombardia per analizzare la possibile ricaduta industriale di un biosensore basato su Citocromo-C incorporato in un SAM.
Caratterizzazione elettrochimica di nanoparticelle di ossidi di metalli.
In questi anni le nanoparticelle di ossidi dei metalli di transizione hanno raggiunto un importante ruolo come nuovi materiali elettrocatalitici. In particolare, film ossidici difettivi nanocristallini e nanoporosi di Sn e di Ti sono substrati a basso costo e bassa tossicità estensivamente studiati per la loro ampia varietà di applicazioni. Essi giocano anche un ruolo rilevante nello sviluppo di nuovi materiali elettrocatalitici, in particolare per i sistemi di conversione ed accumulo dell’energia. Il buon comportamento degli elettrodi nanocristallini/nanoporosi di SnO2 e TiO2 è il risultato di un bilanciamento complesso tra molteplici aspetti, che possono essere aggiustati tramite le condizioni sintetiche ed operative. Più recentemente la ricerca è stata indirizzata verso le miscele di SnO2 e IrO2 nanostrutturati ottenute col medesimo processo sintetico in forma supportata e non, per confrontare ed integrare metodologie di caratterizzazione diverse.
Dealogenazione elettrochimica riduttiva di molecole organiche inquinanti.
Dal 2001 il Dr. Vertova sta lavorando per l’impiego dell’elettrochimica nel recupero ambientale ed in particolare per l’uso dell’argento e delle sue leghe come elettrocatalizzatori per la dealogenazione di fenoli polialogenati e alogenuri organici volatili (VOH). Infatti, recentemente sono state scoperte le straordinarie proprietà elettrocatalitiche dell’argento nella riduzione degli alogenuri organici e sono state applicate sia a processi sintetici che a trattamenti per il recupero ambientale. Nello stesso tempo, i risultati combinati degli studi voltammetrici e delle elettrolisi preparative, sia su elettrodi policristallini che su cristalli singoli, stanno fornendo uno sguardo completo sull’intero sistema argento, substrato organico, elettrolita.
Caratterizzazione di switch molecolari adsorbiti su elettrodi di oro.
Nel 1974 Aviram and Ratner introdussero l’idea di utilizzare il trasferimento elettronico per preparare switch molecolari in grado di consentire il passaggio della corrente in funzione della struttura del substrato utilizzato. Comunque solo verso la metà del 1990, l’idea pionieristica di usare le molecole come componenti dei circuiti elettronici fu realizzata in pratica ottenendo raddrizzatori, interruttori, sensori, ecc.. Il maggior stimolo alla ricerca ed alle applicazioni in questo campo è rappresentato, non solo dalla possibilità di accrescere enormemente le conoscenze rispetto all’attuale tecnologia dei semiconduttori, ma anche espandere la complessità delle funzioni elettroniche grazie all’estrema varietà di proprietà che potrebbero risultare da perturbazioni del livello molecolare. In questo contesto si inserisce lo studio volto a disegnare, preparare e caratterizzare un dispositivo basato sulle proprietà di conduzione elettroniche, modulabili a livello molecolare mediante variazioni strutturali dei componenti specifici, ed attivabili da cambiamenti del livello di Fermi dei terminali metallici. La giunzione tra i terminali del dispositivo viene realizzata da composti organometallici polimerici od oligomerici (dimeri o trimeri) formati da appropriati leganti capaci di legarsi alle interfacce metalliche (terminali) del dispositivo ed inoltre da agire da spaziatori tra i centri metallici. In questo campo gli studi elettrochimici giocano un ruolo importante nel determinare i fenomeni di trasferimento elettronico (TE) a ciascuna interfaccia del dispositivo.
Accumulatori Litio Aria: sintesi e caratterizzazione dei catodi per la reazione di riduzione ed evoluzione di ossigeno in ambiente non acquoso
Nell’ottica di riduzione globale delle emissioni di gas serra la diffusione del veicolo elettrico su scala industriale è fondamentale, ma strettamente connessa alla possibilità di disporre di accumulatori ad elevata capacità specifica, che presentino anche valori di densità di energia comparabili con quelli forniti dal sistema benzina/aria. A questo scopo le batterie Me/O2 presentano il vantaggio dell’impiego dell’ossigeno, il reagente della reazione catodica, che non deve essere caricato direttamente nella batteria, ma viene fornito dall’ambiente stesso. Diversi metalli sono stati utilizzati per fabbricare queste batterie: Mg, Fe, Al, Zn, Ca, Li; tutte assemblate in presenza di un elettrolita acquoso, neutro od alcalino. Nel 1996 Abraham e Jiang hanno proposto per la prima volta una batteria Li/O2 ad elettrolita non acquoso, formata da un polo negativo di Li, un elettrolita polimerico a conduzione cationica ed un polo positivo composito a base di carbone, che presenta una energia specifica teorica di 11.1 kWh/kg, paragonabile al sistema benzina/aria. La batteria proposta è ricaricabile e la novità è connessa alla reazione del polo positivo, non più la formazione di composti di intercalazione, ma la reazione diretta del Li con l’ossigeno atmosferico a formare ossidi di litio. Inoltre, da subito si è evidenziato come l’elevata capacità specifica sia strettamente connessa alla porosità, e quindi all’area superficiale, del carbone usato per il polo positivo, oltre all’interazione polo positivo/elettrolita non acquoso idrofobico. Fin dal lavoro di Abraham si evidenziò anche la necessità di inserire nel polo positivo un elettrocatalizzatore in grado di ridurre sia la sovratensione per la reazione di riduzione dell’ossigeno, la scarica, sia quella per la reazione di evoluzione di ossigeno, la carica. Più recentemente si è dimostrato come la reazione di carica dell’accumulatore comporti la decomposizione del Li2O2, che viene catalizzata dalla presenza del biossido di manganese elettrochimico aggiunto al polo positivo di carbone. La linea di ricerca è incentrata quindi sulla sintesi e caratterizzazione elettrochimica di nuovi materiali per la preparazione dell’elettrodo positivo di un accumulatore Li/aria, sia per lo strato di carbone poroso, sia per il materiale elettrocatalitico da caricare nella matrice a base di carbone. Lo scopo è quello di ottenere un materiale composito che possa presentare alta diffusività per l’ossigeno, elevata conducibilità elettronica, stabilità chimica e meccanica in presenza dell’elettrolita non acquoso, efficacia nella rimozione degli ossidi di litio nel processo di carica, in modo da incrementare i cicli di ricarica dell’accumulatore.
Fotoelettrochimica
In questa tematica AV è attivo nella sintesi e caratterizzazione di nuovi materiali a base di ossidi dei metalli di transizione per la produzione di idrogeno e ossigeno dallo splitting fotoelettrochimico dell'acqua.