Il laboratorio è dotato di sistemi di misura basati su spettroscopia ottica, quali la spettroscopia di assorbimento infrarosso (FTIR) e la spettroscopia Raman per la caratterizzazione di materiali di diversa natura, sia solidi (catalizzatori, polimeri, membrane, film organici, lamine, sensori) che liquidi (soluzioni, miscele di reazione).

In particolare, lo spettrometro IR è in grado di lavorare in diverse modalità essendo equipaggiato con moduli dedicati e celle di misura fra cui ATR (riflettanza totale attenuata) multi-riflessione, DRIFT (riflettanza diffusa in trasformata di Fourier), SMART ARK Flat Plate.

• Le indagini spettroscopiche in situ/operando rappresentano uno strumento fondamentale per la determinazione qualitativa e quantitativa dei siti attivi di sistemi catalitici e delle specie transienti che prendono parte alle reazioni chimiche. Tali misure sono possibili grazie all’impiego dell’accessorio TPR cell Praying MantisTM Diffuse Reflection, equipaggiato con una camera ambientale operante in DRIFT per lo studio delle cinetiche di reazione delle reazioni catalitiche in operando, in un largo intervallo di temperatura (25-900 °C) e pressione (1-30 bar).
• Le misure in situ sono effettuate per investigare le proprietà di superficie e identificare i siti attivi funzionali al decorso catalitico mediante l’uso di celle in quarzo per l’adsorbimento di molecole probe (piridina, ammoniaca, metanolo, …).
• Le celle in quarzo per trasmissione permettono inoltre lo studio dell’umidità su campioni polimerici.

Le potenzialità del laboratorio sono amplificate dalla possibilità di condurre misure con tecniche ifenate, di tipo IR-MS, IR-TGA o TGA-MS.

La cella di reazione IR è direttamente collegata ad un sistema di gestione gas per l’impiego di gas puri e miscele alimentate con diverse portate volumetriche e pressione di reazione variabile. Lo spettrometro di massa collegato con la cella IR permette inoltre di monitorare l’evoluzione dei prodotti gassosi di reazione e di effettuarne l’analisi quali-quantitativa.
L’analisi termo-gravimetrica combinata con la spettroscopia infrarossa (TGA/IR) ha lo scopo di determinare la variazione della massa di un campione in funzione della temperatura in condizioni di atmosfera controllata (inerte, riducente o ossidante) e analizzare le modifiche fisiche subite dal campione durante il trattamento termico. Una misurazione simultanea del flusso di calore (DSC) e della variazione di massa (TGA) è possibile impiegando tecniche modulate per la determinazione della capacità termica e l’aumento della produttività, valutando anche l’energia di attivazione dei passaggi chimici mediante modelli associati a misurazioni TGA ad alta risoluzione. Transizioni termodinamiche, stabilità termica o percorsi di decomposizione possono essere rilevati e quantificati in funzione dei trattamenti termici.

La disponibilità di un microscopio confocale Raman di ultima generazione permette infine di ricavare informazioni sia sulla natura chimica dei materiali che sulla struttura e le interazioni tra le specie chimiche. L’osservazione Raman consente identificazione, mappatura, imaging e analisi chimica di materiali polimerici, organici e inorganici risultando fondamentale per la caratterizzazione dei materiali a base di carbonio, come grafite, nanotubi, fullereni.