Ateneo - UPO

Il corso si articola in due moduli, come descritto di seguito:
Modulo Chimica-fisica dei Materiali: classificazione dei materiali e loro proprietà chimico-fisiche. Lo stato solido. Tecniche di caratterizzazione dei materiali. Nanomateriali e nanotecnologie.
Modulo Catalisi: Reazioni fondamentali di catalisi eterogenea; tipologia di catalizzatori ed alcuni esempi di applicazioni industriali.

Materiale di approfondimento utile ai fini del corso verrà messo a disposizione dal docente 
Testi consigliati:
J. I. Gersten, F. W. Smith, “The Physics and Chemistry of Materials”, Wiley
P. Atkins, J de Paula “Chimica Fisica”, V edizione italiana, Zanichelli.
I. Chorkendorff, J. W. Niemantsverdriet, “Concepts of Modern Catalysis and Kinetics Masters”, Wiley-VCH.
S. David Jackson and Justin S.J. Hargreaves, “Metal Oxide Catalysis”, Wiley-VCH

Il corso ha l’obiettivo di fornire alle studentesse e agli studenti elementi di chimica fisica dei materiali e di catalisi eterogenea, con particolare riferimento ai nanomateriali e all’utilizzo industriale dei catalizzatori.
Il corso permetterà di sviluppare le abilità comunicative delle studentesse e degli studenti attraverso l’acquisizione di un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti affrontati nel corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette alle studentesse e agli studenti di trarre conclusioni su questioni attinenti gli argomenti trattati. Ci si aspetta che questa attività sia anche in grado di aumentare la capacità di giudizio delle studentesse e degli studenti attraverso una analisi accurata delle recente letteratura scientifica.
Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette alle studentesse e agli studenti di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.
Infine, lo scopo del corso sarà anche quella di testare la capacità di apprendimento e di applicare la conoscenza attraverso la preparazione di un graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale.

E’ consigliabile l’acquisizione degli argomenti dei corsi di Chimica-Fisica I e Chimica-Fisica II.

Il corso prevede lezioni frontali in aula in cui gli argomenti trattati saranno presentati e discussi con le studentesse e gli studenti.
L’autonomia di giudizio e la capacità di apprendere saranno insegnati attraverso la richiesta di preparazione di un graphical abstract, un elaborato attraverso il quale gli studenti dovranno sfruttare quanto appreso nel corso e la loro autonomia di giudizio per progettare un materiale per una particolare applicazione (catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc..).

L’apprendimento in itinere verrà controllato mediante lo svolgimento di esercizi dediti alla progettazione di un materiale per particolari applicazioni: catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc..
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

Alla fine del corso è richiesto alle studentesse e agli studenti l’elaborazione di un graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale per una particolare applicazione (catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc..). L'esame finale si baserà sulla discussione orale per la verifica dell'apprendimento delle tematiche affrontate a lezione. Verranno effettuate 5 domande sul programma del corso per valutare la capacità di apprendimento e comprensione e 1 domanda sulla presentazione del graphical abstract in modo da poter valutare l’autonomia di giudizio e il senso critico. Verranno valutate le capacità delle studentesse e degli studenti nell’utilizzo degli strumenti forniti nelle lezioni per poter progettare materiali con particolari funzionalità chimiche per diverse tipologie di applicazioni e nella scelta delle varie tecniche di caratterizzazione dei materiali.

Parte A (Chimica Fisica dei Materiali). Classificazione dei materiali e loro proprietà. Tipi di legami nei materiali. Lo stato solido: proprietà e classificazione dei solidi. Tecniche di caratterizzazione strutturale dei materiali: XRD e microscopie elettroniche (SEM e HRTEM con microsonda EDS). Proprietà meccaniche, elettriche, magnetiche e ottiche dei materiali. La superficie dei materiali e tecniche di caratterizzazione di superfici (spettroscopia Auger, XPS, UPS, fluorescenza a raggi X). Cambiamento delle proprietà dei materiali in funzione delle dimensioni: i nano-materiali e nano-materiali porosi. Verranno esaminati alcuni tipi di materiali porosi e materiali ibridi organico-inorganici con cenni alle procedure di sintesi e alle loro applicazioni in diversi campi di interesse tecnologico (catalisi eterogenea, rilascio controllato di farmaci e imaging ottico). Parte B (Catalisi). Catalisi eterogenea: Meccanismi di reazioni in fase gas in catalisi eterogenea. Aspetti energetici nella catalisi eterogenea. I solidi per la catalisi eterogenea: metodi di preparazione di materiali microporosi e mesoporosi e catalizzatori metallici supportati, metodi per lo studio delle proprietà e reattività di superficie di catalizzatori eterogenei. Esempi di processi catalitici in fase eterogenea.
Saranno inoltre forniti agli studenti gli elementi per poter predisporre un graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale per una particolare applicazione (catalisi, drug delivery, imaging ottico, ecc...)

Conoscenze e capacità di comprensione: acquisire solide conoscenze degli aspetti fondamentali delle proprietà chimico-fisiche che caratterizzano i nanomateriali porosi e ibridi. Saper correlare struttura-proprietà nei nanomateriali e catalizzatori.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: acquisire la capacità di saper valutare, alla luce delle nozioni apprese durante il corso, quali siano i metodi di caratterizzazione chimico-fisica più adatti a seconda del tipo di nanomateriale proposto.
Verrà proposta una discussione collegiale degli argomenti trattati a lezione e nell’esame finale la capacità di applicare la conoscenza e la comprensione sarà valutato attraverso domande di tipo teorico.
Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico appropriato in relazione agli argomenti ed alle tecniche trattati nel corso; saper presentare alla prova orale gli argomenti del corso con un linguaggio chiaro ed efficace.
Autonomia di giudizio: saper analizzare in modo critico la letteratura recente.
Capacità di apprendimento: capacità di usare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiore e per un aggiornamento continuo.
L’autonomia di giudizio e la capacità di apprendimento saranno valutate principalmente tramite la presentazione e la discussione del del graphical abstract relativo alla progettazione di un materiale.