Riassunto analitico
L’obiettivo di questa tesi è studiare il potenziale di nanostrutture core-shell, in particolare Cu@Cu₂O, nell’aumentare l’efficienza fotocatalitica di sistemi destinati alla produzione di idrogeno verde. Studi recenti hanno evidenziato come la combinazione di semiconduttori con nanoparticelle metalliche plasmoniche possa ampliare l’intervallo di lunghezze d’onda assorbite, contribuendo al miglioramento dell’efficienza complessiva del sistema. I campioni sono stati cresciuti tramite Epitassia a Fascio Molecolare seguita da trattamenti di annealing in forno e in ultra-alto vuoto al fine di ottenere la stechiometria desiderata. La composizione chimica dei campioni è stata monitorata mediante Spettroscopia Fotoelettronica a Raggi X. Parallelamente, la spettroscopia di assorbimento ottico UV-Vis è stata utilizzata per studiarne le proprietà ottiche. La caratterizzazione morfologica e topografica è stata ottenuta tramite Microscopia Elettronica a Trasmissione e Microscopia a Forza Atomica. Infine, al fine di valutare l'efficienza fotocatalitica e la stabilità dei diversi sistemi sviluppati nelle reali condizioni operative, i campioni sono stati sottoposti a misure fotoelettrochimiche.
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Abstract
The aim of this thesis is to study the potential of Cu@Cu₂O core-shell nanoparticles in enhancing the photocatalytic efficiency of systems used for green hydrogen production. Recent studies have shown that coupling a semiconductor with plasmonic metal nanoparticles can significantly extend the absorption wavelength range, thus improving the system’s overall efficiency. To achieve the desired material architecture, different samples were grown under different conditions, using Molecular Beam Epitaxy followed by annealing treatments. The chemical composition of the samples was monitored via X-ray Photoelectron Spectroscopy, while UV-Vis absorption spectra were acquired to study the optical properties. Transmission Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy were employed to investigate the morphology and topography of the samples. In order to evaluate the stability and photocatalytic performance of these systems under realistic conditions, photoelectrochemical measurements were carried out.
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