Ru, Co and Ca-based catalysts for artificial photosynthesis
La fotosíntesis artificial ofrece una alternativa al panorama energético actual, basado en el consumo de combustibles fósiles. Tratando de emular la fotosíntesis de las plantas, este campo de estudio trata de utilizar la luz solar para producir electrones, protones y oxígeno a partir del agua, para...
| Author: | |
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| Format: | doctoral thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2018 |
| Country: | España |
| Institution: | CBUC, CESCA |
| Repository: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/462105 |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10803/462105 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Fotosintesi artificial Fotosintesis artificial Artificial photosynthesis Catàlisi Catálisis Catalysis Oxidació de l'aigua Oxidación del agua Water oxidation Ciències Experimentals 546 |
| Summary: | La fotosíntesis artificial ofrece una alternativa al panorama energético actual, basado en el consumo de combustibles fósiles. Tratando de emular la fotosíntesis de las plantas, este campo de estudio trata de utilizar la luz solar para producir electrones, protones y oxígeno a partir del agua, para más tarde utilizar los electrones para producir hidrógeno u otros combustibles, y almacenar de esta forma la energía solar en forma de enlaces químicos. Para hacer energéticamente viables estos dos procesos es necesario el uso de catalizadores, comúnmente basados en metales de transición. En el primer capítulo se introduce brevemente la motivación que ha llevado a la realización de la tesis, discutiéndose también los aspectos mecanísticos más relevantes de la catálisis de oxidación de agua, así como la reducción de protones, dando una visión general de los catalizadores en ambos campos más relevantes hasta la fecha. El segundo capítulo se centra en los objetivos de este trabajo. El objetivo principal de esta tesis es la síntesis y caracterización estructural y electroquímica de varios catalizadores de Ru, Cu y Co, y el posterior estudio de su reactividad en catálisis de oxidación de agua y/o reducción de protones. El objetivo final es comprender sus mecanismos de reacción y los factores que afectan a su actividad catalítica para ayudar al diseño futuro de catalizadores más eficientes y robustos. En el tercer capítulo se presenta la síntesis, caracterización y reactividad de una nueva familia de complejos de Ru. Un estudio espectroscópico y cinético detallado ha permitido identificar la formación de nuevas especies tras oxidación de los complejos en soluciones acuosas, las cuales tienen una implicación directa en su comportamiento en catálisis de oxidación de agua. El cuarto capítulo aborda la síntesis y caracterización de una nueva familia de complejos de Cu, estudiándose su reactividad en catálisis de oxidación de agua y comparándose con la de los complejos de cobre más relevantes reportados hasta la fecha en la bibliografía. Finalmente, en el quinto capítulo se presenta la desactivación de un cluster molecular de CoII/CoIII cuando este se somete a potenciales de reducción, dando lugar a la formación de nanopartículas de CoO o CoO(OH) depositadas sobre un electrodo de carbono. Dichas nanopartículas han sido probadas en catálisis de reducción de protones y su reactividad relacionada con su morfología y naturaleza. En el sexto capítulo se incluyen las conclusiones más relevantes del trabajo realizado. Finalmente, el último capítulo contiene un anexo que incluye otros trabajos realizados y publicados durante esta tesis relacionados con el tema principal de esta tesis. |
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