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Massimiliano D'Arienzo

Ricercatore

Via Roberto Cozzi, 55
tel.:  02.6448.5023
Riceve previo appuntamento.
e-mail: massimiliano.darienzo@unimib.it
web page: https://www.facebook.com/pages/NanoMat-Lab-Unimib/238877162945490?ref_type=bookmark

Curriculum Vitae

Massimiliano D’Arienzo è nato nel 1980 a Seregno (MI). Si è laureato in Chimica presso l'Università degli Studi di Milano nel 2004 (107/110) sotto la guida della Prof.sa Francesca Porta e del Prof. Gianfranco Ciani, discutendo una tesi dal titolo " Reazioni di self-assembly fra M(NO3)2 (M=Co, Ni, Cd, Cu), leganti diamminici e K[Au(CN)2]. Caratterizzazione spettroscopica e strutturale".

Successivamente, da Febbraio 2005 a Luglio 2005 ha usufruito di una borsa di studio in relazione al Progetto Europeo PICADA (Photocatalytic Innovative Coverings Applications for Depollution Assessment) grazie alla quale ha lavorato come ricercatore presso il CNR di San Giuliano Milanese.

In seguito, da Settembre 2005, Massimiliano D'Arienzo si è unito al gruppo della Prof. Franca Morazzoni presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università di Milano-Bicocca. Presso la medesima istituzione è stato assegnista (ai sensi dell’art. 51, comma 6, della Legge 27 dicembre 1997, n. 449 e successive modificazioni) dal Settembre 2005 al Settembre 2012.

L’11 Dicembre 2008 ha conseguito, sotto la supervisione della prof. Morazzoni, il titolo di Dottore di Ricerca in Scienze Chimiche, discutendo una tesi dal titolo "Pure and mixed-phase TiO2 for photocatalytic purposes. Relations between phase composition, morphology, catalytic activity and charge trapped sites”.

Durante il PhD (Giugno-Dicembre 2007) è stato visiting graduate student Presso il Dipartimento di Chimica dei Materiali della Technische Universitat di Vienna lavorando con il gruppo del Prof. Oliver Diwald, lavorando sulla caratterizzazione ESR di nanomateriali a base di TiO2 per applicazioni fotocatalitiche.

Nel periodo Gennaio 2009-Settembre 2012, il dottor D'Arienzo ha usufruito di assegno di ricerca presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università di Milano-Bicocca, lavorando sul progetto "Oxide materials with controlled morphology for energy and environmental applications".

Il 1° Ottobre 2012 ha preso servizio come Ricercatore a tempo determinato (Fondamenti delle Scienze Chimiche e Sistemi Inorganici, CHIM 03/B1) di tipo a) presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università di Milano-Bicocca. A partire dallo stesso anno, è stato membro del Collegio di Dottorato in Scienze Chimiche ed attualmente è membro del Collegio di Dottorato in Scienze.

Nel dicembre 2014 ha conseguito L’Abilitazione Scientifica Nazionale per la seconda fascia nel Settore Concorsuale 03/B1 - Fondamenti delle Scienze Chimiche e Sistemi Inorganici.

Il 1° Ottobre 2015 ha preso servizio come Ricercatore a tempo determinato (Fondamenti delle Scienze Chimiche e Sistemi Inorganici, CHIM 03/B1) di tipo b) presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università di Milano-Bicocca

La sua attività scientifica si è focalizzata nello studio di materiali ceramici nanostrutturati (in particolare TiO2, SnO2, WO3, ZnO and SiO2) per applicazioni in fotocatalisi, gas sensing e automotive. Ha collaborato con il gruppo del Dr. H. Amenitsch (Austrain SAXS beamline presso Elettra, Trieste) sulla crescita di nanocristalli di TiO2 con morfologia controllata attraverso funzionalizzazione superficiale con molecole organiche e con il gruppo del Prof. Chris B. Murray (University of Pensylvania) e del Prof. Matteo Cargnello lavora allo sviluppo di nanomateriali a base di ZnO con morfologia e doping controllato.

Recentemente, in collaborazione con il gruppo della Prof. E. Selli, ha studiato attraverso al risonanza di spin elettronico (ESR) la stabilità e reattività dei centri paramagnetici responsabili delle performance dei fotocatalizzatori nelle reazioni di steam-reforming del metanolo per la produzione di H2. Inoltre, attraverso l’azione COST-HINT di cui il Dr. D’Arienzo è membro, collabora attivamente con il gruppo di Thierry Toupance (CNRS Bordeaux) sullo studio delle proprietà fotocatalitiche e dei difetti paramagnetici di eterostrutture ossidiche, e con il gruppo del Dr. Benoit Pichon (CNRS Strasbourg), nel quale è stato come visiting researcher nel Settembre del 2014.

Collabora infine con il Dr. Riccardo Ruffo, presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università di Milano-Bicocca, allo sviluppo di nuovi materiali catodici ed anodici inorganici per batterie a ione sodio.

E’ autore o co-autore di 42 peer reviewed papers (indice h contemporaneo = 17), 3 patents e di più di 30 comunicazioni scientifiche a convegni nazionali o internazionali.

E’ peer-reviewer per diversi  riviste scientifiche internazionali (JACS, J. Phys. Chem. C., Inorganic Chemistry, Thin Solid Films, J. Alloys and Compounds, ACS Applied Materials and Interfaces, Materials Research Bulletin, RSC Advances, ACS Catalysis).

Didattica

-Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica/ Corso di Laurea in Scienza dei Materiali triennale/ 6 CFU

Attività di Ricerca

The research activity concerns with the synthesis, the spectromagnetic characterization and the functional study of metal oxides with controlled structure and morphology and of hybrid organic-inorganic materials. At the present time the research topics are:

Nanostructured oxides and organic-inorganic hybrid materials for photocatalytic applications

TiO2 nanocrystals with tailored structure, size and morphology, synthesized by different preparation routes (e.g. hydrothermal and surfactant assisted sol-gel methods), are employed as catalysts for the photocatalytic oxidation of organic and inorganic pollutants in water and air. In particular, the work is focused on the crystal growth of shape controlled nanocrystals tuned through surface functionalization with organic molecules and on the study of the photocatalytic reaction mechanism (radical generation in the photodecomposition process; formation and interfacial reactivity of photogenerated charge trapping centers) by spectroscopic and spectromagnetic techniques. The photocatalytic activity is related to the stability of the charge carrier traps and to the exposed crystal faces of the nanocrystals.

TiO2 nanocrystals with controlled polymorphism, defined morphology and specific exposed surfaces able to provide sites for the photoreduction reactions, are also the building block for the preparation of hybrid materials for the CO2 capture and photoconversion in renewable fuels (e.g. CH3OH, CH4). These hybrid photocatalysts have both the intrinsic photoreductive properties of TiO2 and the aptitude of specific organic sensitizer (e.g amino salicylic units bearing arylazosubstituents) to favour the CO2 uptake on the oxide surface and provide solar light absorption.

Nanostructured semiconductor oxides for gas-sensor devices

Nanostructured semiconductor metal oxides (SnO2, ZnO, WO3), either pure or doped with transition metals, are employed as materials for gas (CO, O2, NOx, NH3) sensor devices. In particular, the research focuses on the preparation by soft chemistry techniques of oxide films with tailored porosity and constituted by nanocrystals with controlled particle size and shape in order to improve the sensing performances.

Suitable spectroscopic and magnetic techniques are used to recognize centers and defects responsible for the electrical response and to relate the specific exposed surfaces of the oxide nanocrystals to their surface reactivity towards the target gases.

EQUIPMENTS

  • Conventional chemistry laboratories, equipped for synthesis of the precursor compounds, thermal treatments under controlled atmosphere, preparation of samples for spectroscopic measurements, high pressure treatments and reactions.
  • Total Organic Carbon Analyzer Shimadzu TOC-V CSH for liquid and gas samples.
  • Chemiluminescence NOx Analyzer Sartec E200
  • Surface Area and Pore Size Analyzer, Autosorb-1-MP Quantachrome Instrument, for micropore measurement.

 

Spectroscopic laboratories:

  • X and Q band Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectrometer Brucker EMX, equipped with a 4 -500 K temperature control, a gas/vacuum ramp for in-situ treatment of the samples and a system for UV and Vis cavity irradiation.

Principali pubblicazioni

  1. Andrea Testino, Ignazio Renato Bellobono, Vincenzo Buscaglia, Carmen Canevali, Massimiliano D’Arienzo, Stefano Polizzi, Roberto Scotti, and Franca Morazzoni. “Optimizing the photocatalytic properties of hydrothermal TiO2 by the control of phase composition and particle morphology. A systematic approach.”, Journal of the American Chemical Society 2007, 129, 3564
  2. Roberto Scotti, Ignazio Renato Bellobono,  Carmen Canevali, Carla Cannas, Michele Catti, Massimiliano D’Arienzo, Anna Musinu,  Stefano Polizzi, Andrea Testino, Franca Morazzoni. “Sol-gel pure and mixed-phase titanium dioxide for photocatalytic purposes. Relations between phase composition, catalytic activity and charge trapped sites”, Chem. Mater 2008, 20, 4051
  3. Roberto Scotti, Massimiliano D’Arienzo, Andrea Testino, Franca Morazzoni. “Photocatalytic mineralization of phenol catalyzed by pure and mixed-phase hydrothermal titanium dioxide”,                           Applied Catalysis B: Environmental 2009, 88, 497
  4. Massimiliano D’Arienzo, Roberto Scotti, Laura Wahba, Chiara Battocchio, Edoardo Bemporad, Angeloclaudio Nale, Franca Morazzoni, “Hydrothermal N-doped TiO2: Explaining photocatalytic properties by electronic and magnetic identification of N active sites” Applied Catalysis B: Environmental 2009, 93, 149
  5. Massimiliano D’Arienzo, Lidia Armelao, Adriana Cacciamani, Claudio Maria Mari, Stefano Polizzi, Riccardo Ruffo, Roberto Scotti, Andrea Testino, Laura Wahba and Franca Morazzoni, “One-Step Preparation of SnO2 and Pt-Doped SnO2 As Inverse Opal Thin Films for Gas Sensing” Chem. Mater. 2010, 22, 4083
  6. Massimiliano D’Arienzo, Nicolas Siedl, Andreas Sternig, Roberto Scotti, Franca Morazzoni, Johannes Bernardi and Oliver Diwald, “Solar Light and Dopant-Induced Recombination Effects: Photoactive Nitrogen in TiO2 as a Case Study” J. Phys. Chem. C 2010, 114, 18067
  7. Massimiliano D’Arienzo, Lidia Armelao, Claudio Maria Mari, Stefano Polizzi, Riccardo Ruffo, Roberto Scotti and Franca Morazzoni, “Macroporous WO3 Thin Films Active in NH3 Sensing: Role of the Hosted Cr Isolated Centers and Pt Nanoclusters” Journal of the American Chemical Society 2011, 133, 5296
  8. Massimiliano D’Arienzo, Jaime Carbajo, Ana Bahamonde, Maurizio Crippa, Stefano Polizzi, Roberto Scotti, Laura Wahba and Franca Morazzoni, “Photogenerated defects in shape controlled TiO2 anatase nanocrystals: a probe to evaluate the role of crystals facets in the photocatalytic processesJournal of the American Chemical Society 2011, 133, 17652
  9. Massimiliano D’Arienzo, Riccardo Ruffo, Roberto Scotti, Stefano Polizzi, Claudio Maria Mari and Franca Morazzoni “Layered Na0.71CoO2: A powerful candidate for viable and high performance Na-batteries” Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 5945
  10. Alberto Naldoni, Massimiliano D’Arienzo, Marco Altomare, Marcello Marelli, Roberto Scotti, Franca Morazzoni, Elena Selli, Vladimiro Dal Santo, “Pt and Au/TiO2 photocatalysts for methanol reforming: Role of metal nanoparticles in tuning charge trapping properties and photoefficiency” Applied Catalysis B: Environmental 2013,130 – 131, 239
  11. Massimiliano D’Arienzo, Davide Cristofori, Roberto Scotti and Franca Morazzoni, “New insights into the SnO2 sensing mechanism based on the properties of shape controlled tin oxide nanoparticles”                 Chem. Mater. 2013, 25, 3675
  12. Roberto Scotti, Lucia Conzatti, Massimiliano D'Arienzo, Barbara Di Credico, Luca Giannini, Thomas Hanel, Paola Stagnaro, Antonio Susanna, Luciano Tadiello, Franca Morazzoni Shape Controlled Spherical (0D) and Rod-Like (1D) Silica Nanoparticles in Silica/SBR Nanocomposites: Role of the Particle Morphology on the Filler Reinforcing Effect” Polymer 2014, 55, 1497
  13. Massimiliano D’Arienzo, Maria Vittoria Dozzi, Matteo Redaelli, Barbara Di Credico, Franca Morazzoni, Roberto Scotti, Stefano Polizzi “Crystal Surfaces and Fate of Photogenerated Defects in Shape Controlled Anatase Nanocrystals: Drawing Useful Relations to Improve the H2 yield in Methanol Photosteam Reforming” J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 12385
  14. M. Cargnello, D. Sala, C. Chen, M. D’Arienzo, R. J. Gorte, and C. B. Murray “Structure, morphology and catalytic properties of pure and alloyed Au-ZnO hierarchical nanostructures” RSC Adv., 2015, 5, 41920
  15. Massimiliano D'Arienzo, Matteo Redaelli, Barbara Di Credico, Stefano Polizzi,Roberto Scotti and Franca Morazzonia "New insights into the sensing mechanism of shape controlled ZnO particles"
    RSC Adv., 2016, 6, 5298
  16. Gianluca Longoni, Rosita Lissette Pena Cabrera,Stefano Polizzi, Massimiliano D’Arienzo,Claudio Maria Mari, Yi Cui, and Riccardo Ruffo "Shape-Controlled TiO2 Nanocrystals for Na-Ion Battery Electrodes:The Role of Different Exposed Crystal Facets on the Electrochemical Properties" Nano Letters 2017, in press