Lingua

  • Italiano
  • English
Dipartimento di Fisica - Politecnico di Milano

Studio dell'intercalazione di anioni nella grafite tramite AFM ed STM elettrochimici

La tesi si propone di studiare l'effetto di alcune soluzioni acide (tipicamente acido cloridrico, perclorico, solforico, fosforico e nitrico) sulla superficie di un cristallo di grafite altamente orientato (HOPG). La grafite è generalmente usata come elettrodo nelle moderne batterie di uso commerciale ed è soggetta a fenomeni di degradamento a seguito della presenza di sostanze acide. Cristalli di grafite sono anche utilizzati per la produzione di grandi quantità di foglietti di grafene. Anche in questo caso, la grafite viene immersa in soluzioni acide al fine di facilitare la delaminazione del cristallo e la produzione di grafene.
Nonostante queste importanti applicazioni, i processi fisico-chimici che avvengono su scala microscopica sulla superficie del cristallo non sono ancora del tutto chiariti. Uno studio approfondito di questa tematica richiede l'uso di una cella elettrochimica nella quale, potendo variare il potenziale applicato al campione, permette di pilotare i diversi processi chimici in atto. Al tempo stesso, lo studio delle modifiche della superficie della grafite su scala atomica/molecolare richiede l'uso di un microscopio ad altissima risoluzione di tipo AFM (atomic force microscopy) e/o STM (scanning tunneling microscopy). Questi apparati sperimentali lavorano generalmente su campioni tenuti in aria o in vuoto ma una loro versione avanzata permette di immergere la testa del microscopio anche in soluzione [electrochemical AFM/STM (EC-AFM/STM)]. In figura (vedi sotto), un'immagine di rigonfiamenti ed erosioni della superficie della grafite dopo l'immersione in acido perclorico (a potenziale opportuno), acquisita con EC-AFM.
Al laureando si richiede una conoscenza di elementi di chimica di base, indispensabile per poter operare semplici manipolazioni chimiche e la preparazione della soluzione elettrochimica utilizzata durante gli esperimenti. Dopo un training veloce sull’uso dell’EC-AFM/STM, il laureando sarà coinvolto nell’acquisizione delle immagini di microscopia, alla loro analisi e alla loro correlazione con altre tecniche di analisi più prettamente chimiche [voltammetria ciclica (CV)].
La tesi avrà durata di almeno 6 mesi ed è da considerarsi a tempo pieno (dal lunedì al venerdì).

 

 

Bibliografia.

R. Yivlialin et al., "Evidence of graphite blister evolution during the anion de-intercalation process in the cathodic regime", Appl. Surf. Sci. 504 (2020) 144440.



Facebook Twitter Linkedin YouTube Instagram