Il monitoraggio settimanale è stato condotto mediante LOM (microscopio ottico), SEM e EDS; le immagini acquisite sono state confrontate con la superficie al tempo iniziale (T0) al fine di individuare eventuali variazioni.
Dopo 35 giorni di fotocatalisi per i campioni di sola cera non è stato riscontrato alcun cambiamento superficiale come si vede in Figura 2. Le immagini SEM (Figura 3) mostrano la
superficie del campione di sola cera (a), con lo strato di TiO2 (b) corrispondente al tempo T0,
dopo due settimane di fotocatalisi (c) corrispondente al tempo T2 ed infine dopo il lavaggio della superficie (d) al tempo Tf. Come si evince dalle immagini la superficie dei campioni non ha subito cambiamento ad opera del processo fotocatalitico.
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Figura 2: immagine LOM del campione di sola cera con TiO2 al tempo T0 (sx); immagine LOM:
particolare della cera post trattamento al tempo Tf (dx).
Figura 3: immagine SEM del campione di sola cera (a); immagine SEM del campione coperto con TiO2 P25 al tempo T0 (b); immagine SEM dopo due settimane di fotocatalisi T2 (c);
immagine SEM della superficie del campione dopo il lavaggio in sonicatore ad ultrasuoni al
c
te.
mpo Tf (d).La stessa procedura è stata applicata a campioni di tela pattina ricoperti di cera, per i quali però
è stato riscontrato un degrado solo ad opera del TiO2 P25. Già dalla prima settimana di
trattamento erano visibili le fibre di tela che emergevano dalle fratture della cera. Mentre gli
altri TiO2 non hanno prodotto alcun degrado alla superficie trattata.
2 mm
120
Figura 4: immagine LOM dei campioni di tela ricoperta da P25: campione bianco al tempo T0 (a.); superficie dopo una settimana di fotocatalisi T1 (b.); superficie dopo due settimane di trattamento T2 (c.); superficie dopo tre settimane T3 (d.); superficie dopo quattro settimane di
fotocatalisi T4 (e.); superficie del campione dopo cinque settimane di fotocatalisi e lavaggio in sonicatore ad ultrasuoni al tempo Tf (f.).
Le figure 4 (a,b,c,d, e, f) riportano i monitoraggi settimanali eseguiti con il microscopio ottico sui campioni trattati con P25. Dalle immagini è percepibile un progressivo degrado dello strato di cera con conseguente emersione delle fibre di tela già dalla prima settimana.
La fotocatalisi ha prodotto una crescente estensione delle fratture nello strato di cera come si vede in Figura 4,f. Dopo la quinta settimana di trattamento i campioni sono stati sottoposti a lavaggio in sonicatore per eliminare le nanoparticelle ancora presenti sulla superficie.
A conferma delle immagini acquisite con il microscopio ottico i campioni sono stati analizzati anche mediante microscopia a scansione elettronica SEM e microsonda EDS.
121
Figura 5. Immagine SEM della superficie del campione C5 trattato con P25 al tempo T0 (a), superficie con frattura dello strato di cera al tempo T3 (b); particolare delle fibre di tela che fuoriescono dallo strato di cera al tempo T4 (c); particolare dello strato al tempo Tf dopo 5
settimane (d).
In figura 5 sono riportate le immagini SEM del campione C5 trattato con il P25; dalle immagini è percepibile il progressivo degrado dello strato ceroso con la fuoriuscita delle fibre della tela sottostante.
Rispetto al P25, gli altri TiO2 (TiO2 Anatase, TiO2-N e TiO2-S) non presentano un’azione
analoga; In Figura 6 sono riportate le immagini per il tempo T0 e Tf dei campioni trattati con
122
Figura 6: immagini SEM del campione di tela e cera ricoperta da TiO2/S e esposto a luce neon:
superficie del campione con nanoparticelle di TiO2/S al tempo T0 (a); ingrandimento della
superficie dopo la fotocatalisi al tempo Tf (b); particolare delle nanoparticelle depositate sulla superficie cerosa al tempo T2 (c); particolare ingrandito della cera con nanoparticelle di TiO2/S
al tempo Tf(d).
A fine del processo fotocatalitico sui campioni sono state condotte delle analisi puntuali EDS
per confermare la rimozione della cera e assicurarsi che il TiO2 non fosse penetrato nelle fibre
della tela.
Di seguito vengono riportate le analisi eseguite sulla superficie di due campioni trattati
rispettivamente con TiO2 anatase (C4) e con il P25 (C5).
Figura 7: immagini SEM su campione C4 trattato con TiO2 anatase e analisi puntuale EDS (a.);
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Figura 8: risultato delle analisi EDS puntuali sul campione C4 trattato con TiO2 Anatase: spot 1
su superficie di TiO2; spot2 e spot3 su superficie di cera del campione.
Le analisi puntuali EDS condotte sul campione C4, trattato con il TiO2 anatase di sintesi, hanno
indagato porzioni di titania ancora presenti e la superficie cerosa (Figura 7 a). I risultati, come si evince da Figura 8 mostrano la presenza di Titanio per lo spot condotto sul residuo, e per la superficie di cera è stato rilevato C e O. La presenza di Au è da riferirsi alla metallizzazione dei campioni per renderli maggiormente conduttivi.
Figura 9: risultato delle analisi EDS puntuali sul campione C5 trattato con TiO2 P25: spot 1 su
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Anche le analisi EDS puntuali sul campione C5, trattato con TiO2 P25 (Figura 7 b) hanno
rilevato la presenza di Ti nello spot 4 corrispondente al residuo bianco sulla superficie, lo spot 5 eseguito sulla cera ha individuato la presenza di C, mentre per lo spot 6 sulle fibre di tela è stata rilevata solo la presenza di O (Figura 9). Quest’ultima analisi evidenzia come le nanoparticelle non siano penetrate nelle fibre, ma siano rimaste nello strato superficiale.
Applicazione di nanoparticelle di TiO
2su
Chiostro Vecchio
Terminata l’indagine preliminare in Laboratorio sulla cera, e definito che il TiO2 P25 è risultato
il solo a produrre effetti di degradazione della cera naturale, si è scelto di impiegare per le prove
in situ il TiO2 anatase sintetizzato in laboratorio.
L’applicazione dell’ossido di titanio sulle superfici del Chiostro Vecchio ha avuto l’obbiettivo
di verificare come in ambiente reale il TiO2 può agire per la pulitura delle superfici. Il Chiostro
Vecchio è costituito da materiale lapiedo (granito) e laterizio, con differenti tipologie di degrado: croste nere e patine biologiche.