I nanocatalizzatori, costituiti da nanoparticelle, rappresentano una soluzione all’avanguardia per affrontare le sfide ambientali e industriali grazie alle loro straordinarie proprietà catalitiche. La loro ampia area superficiale consente un’elevata attività catalitica sia in ambito omogeneo che eterogeneo, facilitando un’intensa interazione con i reagenti e promuovendo un’efficiente catalisi.
Questi nanomateriali vantano una resistenza meccanica, termica e chimica superiore rispetto ai catalizzatori convenzionali, grazie all’effetto di confinamento dei nanopori e ai comportamenti autoassemblanti delle nanostrutture. La capacità di combinare elevata reattività, bassa tossicità e facilità di recupero e riciclo li rende un’alternativa promettente ai catalizzatori tradizionali.
L’avvento delle nanotecnologie ha permesso di sviluppare nanocatalizzatori sostenibili con maggiore selettività e velocità di reazione. Questi nanomateriali sono chimicamente stabili, convenienti e ampiamente disponibili, offrendo ottime proprietà catalitiche su scala nanometrica.
La sintesi dei nanocatalizzatori, avviata nel 1850 da Faraday, ha conosciuto significativi progressi nel corso del tempo grazie a metodi top-down e bottom-up. Sebbene il processo bottom-up sia il più diffuso, presenta alcune sfide legate all’impatto ambientale e alla sostenibilità economica. Tuttavia, consente di ottenere catalizzatori ben definiti su scala nanometrica.
Per affrontare le problematiche legate all’aggregazione dei nanocatalizzatori e al loro recupero, si utilizza la stabilizzazione elettrostatica tramite doppio strato elettrico o liquidi ionici. Inoltre, sono stati ideati approcci ecologici per la produzione di nanocatalizzatori green, impiegando solventi ecocompatibili o biobased.
Infine, i nanocatalizzatori sono impiegati nel trattamento delle acque reflue attraverso processi di fotocatalisi, elettrocatalisi e reazioni di Fenton per eliminare contaminanti organici non biodegradabili. Queste metodologie contribuiscono a promuovere uno sviluppo sostenibile, in armonia con gli obiettivi delle Nazioni Unite per lo sviluppo sostenibile.