La fotocatalisi su semiconduttori è un settore di grande interesse scientifico e applicativo, non solo per le sue potenzialità di condurre reazioni endoergoniche, prima fra tutte la fotoscissione dell'acqua con produzione di idrogeno, ma anche perché consente la rapida fotodegradazione e totale mineralizzazione di inquinanti organici, sia in fase gassosa, sia in soluzione acquosa. Utilizzata da sola o in combinazione con altre tecniche di ossidazione "pulite", quali la fotolisi in presenza di perossidi o di ozono e la sonolisi, la fotocatalisi su semiconduttori si è dimostrata infatti una delle tecniche di ossidazione avanzata più efficaci per la depurazione dell'acqua e dell'aria.
Questa linea di ricerca, avviata già da qualche anno, pone come punto focale lo studio dei meccanismi dei processi di ossidoriduzione fotoindotti che avvengono all'interfaccia semiconduttore-soluzione acquosa, anche in relazione con modifiche superficiali e/o massive atte a migliorare l'attività fotocatalitica dei semiconduttori, grazie ad una aumentata capacità di assorbimento di luce nel visibile e ad un allungamento dei tempi di vita delle specie attive fotoprodotte.
Si intende quindi proseguire nell'esame degli effetti indotti sul meccanismo dei processi fotocatalitici dalla presenza di specie ossidanti fotoattivabili o di specie depositate o adsorbite sui fotocatalizzatori, in grado di modificare gli equilibri di adsorbimento o i tempi di vita dei portatori di carica fotogenerati.
Pertanto, verranno approfonditi gli studi sugli effetti delle modifiche superficiali del biossido di titanio, in particolare la fluorurazione superficiale e la deposizione di nanoparticelle metalliche sulla sua superficie. Verrà inoltre studiata in modo sistematico l'influenza della composizione di fase del biossido di titanio e della presenza di altri metalli nel reticolo cristallino, sostitutivi del titanio, nonché del drogaggio con azoto o carbonio, ponendo in relazione l'attività fotocatalitica dei materiali ottenuti con le loro dimensioni, area superficiale e idrofilicità.
Verranno infine presi in considerazione altri materiali di natura ossidica o perovskitica, anche drogati, aventi proprietà di semiconduttori ed area superficiale relativamente elevata, in grado di fungere da fotocatalizzatori sia per la fotodegradazione di inquinanti, che per la fotoscissione dell¿acqua.
Tali materiali verranno esaminati sia in forma di particelle in sospensione, che in forma di film nanostrutturati, depositati su opportuni substrati conduttori, per la realizzazione di sistemi atti ad una efficiente produzione separata di idrogeno dall'acqua.