Multiscale design of nanostructured materials for heterogeneous catalysis

In this thesis, by means of different case studies, we explore the design from the micro to the atomic scale of different nanostructured heterogeneous catalysts that can be applied in the field of energy conversion and chemicals synthesis. We highlight the importance of the rational design of the materials to improve significantly the efficiency and performances of novel heterogeneous catalysts. The chemical nature and the morphology of the catalysts are correlated with their catalytic activities in order to tailor their physicochemical properties for each specific application. To do this, we have employed a large set of tools offered by Materials Science, exploring advanced synthetic methods and operando and in situ characterization techniques.

In questa tesi, attraverso diversi casi di studio, abbiamo studiato il design dalla scala micrometrica a quella atomica di diversi catalizzatori eterogenei nanostrutturati che possono essere applicati nel campo della conversione energetica e della sintesi chimica. In questo lavoro, abbiamo sottolineato l'importanza della progettazione razionale dei materiali per migliorare significativamente l'efficienza e le prestazioni di nuovi catalizzatori eterogenei. La natura chimica e la morfologia dei catalizzatori sono state correlate con le loro attività catalitiche al fine di adattare le loro proprietà fisico-chimiche per ogni specifica applicazione. Per fare questo, abbiamo impiegato un ampio set di strumenti offerti dalla Scienza dei Materiali, esplorando metodi sintetici avanzati e tecniche di caratterizzazione operando e in situ.