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El dióxido de carbono (CO₂) es uno de los principales gases de efecto invernadero responsables del calentamiento global y el cambio climático. Las elevadas concentraciones de CO₂ en la atmósfera, derivadas de actividades humanas como la quema de combustibles fósiles y la deforestación, contribuyen significativamente al aumento de la temperatura global, provocando efectos adversos en el medio ambiente y en los ecosistemas. Una estrategia crucial y novedosa para mitigar el impacto ambiental del CO2 es su fotorreducción y conversión en productos de valor añadido. En este trabajo se estudia el desarrollo de fotocatalizadores a base de dióxido de titanio (TiO₂) impregnados con cobre (Cu) para la fotorreducción de dióxido de carbono a metano (CH₄). Para ello, se han sintetizado fotocatalizadores P25/Cu y P90/Cu mediante la técnica de impregnación húmeda, utilizando TiO₂ comercial (P25 y P90). El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado es la comparación de los fotocatalizadores puros con los impregnados con cobre, así como el uso de diferentes titanias como la P25 y la P90 para la reducción de CO2. Las muestras se han caracterizado utilizando técnicas como espectroscopía de emisión óptica por plasma de acoplamiento inductivo (ICP-OES), difracción de rayos X (DRX), adsorción de gases (N₂), microscopía electrónica de transmisión (TEM), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), medida del potencial Z, espectroscopía ultravioleta-visible (UV-Vis), fotoluminiscencia (PL) y espectroscopía fotoelectrónica ultravioleta (UPS). Además, se han realizado ensayos fotocatalíticos mediante un reactor de flujo y su posterior análisis con un cromatógrafo de gases con detectores FID y TCD para evaluar su eficiencia catalítica. Los resultados obtenidos muestran que el dopado con cobre mejora la eficiencia catalítica del TiO₂ al reducir la recombinación de pares electrón-hueco. Sin embargo, se observa que la efectividad de los fotoca

En este trabajo se sintetiza un fotocatalizador de Ir(III) soportado del tipo [Ir(ppy)2(bpy)]PF6 (ppy = 2-(2’-piridil)fenil; bpy = 2,2’bipiridina) anclado a un soporte insoluble formado por polinorbornenos de adición vinílica (VA-PNB) mediante una reacción tipo click para su uso y reciclaje en reacciones fotocatalíticas. El VA-PNB utilizado como soporte es transparente a la radiación visible y es robusto química y térmicamente, condiciones ideales para ser utilizado como soporte de fotocatalizadores. El triazol que se forma en el anclaje es un grupo funcional estable químicamente y que no absorbe luz visible por lo que es adecuado para el soporte del fotocatalizador. Se ha realizado un pequeño estudio de la capacidad catalítica del catalizador soportado en diferentes reacciones fotocatalíticas previamente estudiadas que muestra que es activo y en la mayoría de los casos tiene una reactividad similar a la de un catalizador análogo que actúa en disolución (homogéneo). Finalmente se hace un estudio de la capacidad de reciclaje del catalizador soportado en la reacción de adición de cloruro de tosilo a estireno y en la carboarilación de 1,1-difenileteno con haluros de arilo y CO2. En ambos casos se produce una desactivación parcial del catalizador. Existe pérdida de metal en cada ciclo (8-3 %) pero esta cantidad no es suficiente para explicar la disminución de la actividad por lo que ha de existir otro mecanismo adicional de desactivación., In this work, a supported Ir(III) photocatalyst of the type [Ir(ppy)2(bpy)]PF6 (ppy = 2-(2'-pyridyl)phenyl; bpy = 2,2'-bipyridine) is synthesized and anchored to an insoluble support formed by vinyl addition polynorbornenes (VA-PNB) through a click-type reaction for its use and recycling in photocatalytic reactions. The VA-PNB used as a support is transparent to visible radiation and is chemically and thermally robust, making it ideal for use as a photocatalyst support. The triazole formed in the anchoring is a chemically stable functional group that does not absorb visible light, making it suitable as a linker between the photocatalyst and the polymeric support. A small study has been conducted on the catalytic capacity of the supported catalyst in different previously studied photocatalytic reactions, showing that it is active and, in most cases, exhibits similar reactivity to that of a catalyst acting in solution (homogeneous). Finally, a study is conducted on the recycling capacity of the supported catalyst in the tosyl chloride addition reaction to styrene and the carboarylation of 1,1-diphenylethylene with aryl halides and CO2. In both cases, partial deactivation of the catalyst occurs. There is some metal loss in each cycle (8-3%), but this amount is not enough to explain the decrease in activity, suggesting the existence of an additional deactivation mechanism., Departamento de Química Física y Química Inorgánica, Máster en Química Sintética e Industrial

En data 23/10/2023, es canvia l'accés d'obert a confidencial a petició d'Aleix Solé Mañas (secretari ETSETB) que li ha demanat Joaquim Puigdollers. Volen un embargament a tres anys, Photocatalysis for hydrogen production consists of favouring the reaction of water splitting or bioalcohol dehydrogenation by the use of solar light and the presence of a photocatalyst, i.e. the light absorber, in order to produce H2. During these past years of increased interest and investment in renewable energies, hydrogen production photocatalysis has become one of the most promising and booming branches of this sector, since it is a clean technique and H2 holds a high energy/mass ratio, thus solving the problem of energy storage. Traditionally, photocatalytic systems consist of a Z-scheme (just one selective contact) while solar cells need an absorber and two selective contacts. This thesis strives to implement the photovoltaic methodology into photocatalytic systems, studying several selective contacts and the effect of dipoles and passivation. The goal is to find a substitute for the actual predilection for noble metals (Au, Pt and Pd) as selective contacts deposited on a TiO2 absorber. For it to be suitable for large-scale applications it needs to be efficient, stable and affordable, three concepts that have been kept in mind throughout the project. The enhancement of the hydrogen production from photocatalytic alcohol dehydrogenation when using selective contacts has been verified with the study of Mg, WOx, V2Ox and MXenes (Ti3C2Ox). An in-depth study of the different fabrication methods has permitted the optimisation of MXenes deposition achieving, when paired with photodeposited gold nanoparticles, an improvement of 225% compared to the only gold nanoparticles reference. Furthermore, we have been able to justify, with an R2 of a 95.8%, the hydrogen production by introducing a new figure of merit: ?m, which is related to the transmittance and the conductivity of the samples. Passivation, both Hydrofluoric Acid etching and passivation layers, have been proven key to getting rid of dangling bonds and avoiding recombination. A thickness optimisation study of, La fotocatálisis para la producción de hidrógeno consiste en favorecer la reacción de la descomposición del agua o la deshidrogenación de un bioalcohol mediante el uso de la luz solar y la presencia de un fotocatalizador, es decir, el absorbedor de luz, para producir H2. En estos últimos años de creciente interés e inversión en energías renovables, la fotocatálisis para la producción de hidrógeno se ha convertido en una de las ramas más prometedoras y en auge del sector, ya que es una técnica limpia y tiene una elevada relación energía/masa de H2, solucionando así el problema del almacenamiento energético. Tradicionalmente, los sistemas fotocatalíticos consisten en un Z-scheme (solo un contacto selectivo), mientras que las células solares necesitan de un absorbedor y dos contactos selectivos. Esta tesis busca implementar la metodología fotovoltaica en sistemas fotocatalíticos, estudiando varios contactos selectivos y el efecto de dipolos y la pasivación. El objetivo es encontrar un sustituto de la predilección actual por los metales nobles (Au, Pt y Pd) como contactos selectivos depositados en un absorbedor de TiO2. Para ser adecuado para aplicaciones a gran escala, debe ser eficiente, estable y asequible, tres conceptos que se han tenido en cuenta a lo largo del proyecto. El aumento de la producción de hidrógeno a partir de la deshidrogenación fotocatalítica de alcohol mediante contactos selectivos se ha verificado con el estudio de Mg, WOx, V2Ox y MXenes (Ti3C2Ox). Un estudio en profundidad de los diferentes métodos de fabricación ha permitido optimizar la deposición de MXenes logrando, cuando se combina con nanopartículas de oro fotodepositadas, una mejora del 225% en comparación con la referencia con solo nanopartículas de oro. Además, hemos podido justificar, con una R2 de un 95,8%, la producción de hidrógeno introduciendo una nueva figura de mérito: ?m, que se relaciona con la transmitancia y la conductividad de las muestras. La pasivación, tanto el etching de, La fotocatàlisi per a la producció d'hidrogen consisteix a afavorir la reacció de la descomposició de l'aigua o la deshidrogenació d'un bioalcohol mitjançant l'ús de la llum solar i la presència d'un fotocatalizador, és a dir, l'absorbidor de llum, per a produir H2. En aquests últims anys de creixent interès i inversió en energies renovables, la fotocatàlisi per a la producció d'hidrogen s'ha convertit en una de les branques més prometedores i en auge del sector, ja que és una tècnica neta i té una elevada relació energia/massa d'H2, solucionant així el problema de l'emmagatzematge energètic. Tradicionalment, els sistemes fotocatalítics consisteixen en un Z-scheme (només un contacte selectiu), mentre que les cèl·lules solars necessiten un absorbidor i dos contactes selectius. Aquesta tesi busca implementar la metodologia fotovoltaica en sistemes fotocatalítics, estudiant diversos contactes selectius i l'efecte de dipols i la passivació. L'objectiu és trobar un substitut de la predilecció actual pels metalls nobles (Au, Pt i Pd) com a contactes selectius dipositats en un absorbidor de TiO2. Per a ser adequat per a aplicacions a gran escala, ha de ser eficient, estable i assequible, tres conceptes que s'han tingut en compte al llarg del projecte. L'augment de la producció d'hidrogen a partir de la deshidrogenació fotocatalítica d'alcohol mitjançant contactes selectius s'ha verificat amb l'estudi de Mg, WOx, V2Ox i MXenes (Ti3C2Ox). Un estudi en profunditat dels diferents mètodes de fabricació ha permès optimitzar la deposició de MXenes aconseguint, quan es combina amb nanopartícules d'or fotodepositades, una millora del 225% en comparació amb la referència amb només nanopartícules d'or. A més, hem pogut justificar, amb una R2 d'un 95,8%, la producció d'hidrogen introduint una nova figura de mèrit: ?m, que es relaciona amb la transmitància i la conductivitat de les mostres. La passivació, tant l'etching d'àcid fluorhídric com les capes de passivació, han demostrat ser

[Resumen] Los procesos de oxidación avanzada (POAs) activados por luz representan una alternativa real y efectiva para la eliminación de compuestos orgánicos y desinfección de aguas contaminadas; por ello, en esta investigación de doctorado se estudian diversos aspectos de los procesos fotoquímicos de degradación de contaminantes e inactivación de microorganismos. Inicialmente, se ha examinado la aplicación y eficiencia de varias técnicas de fotooxidación para la eliminación de dos organismos patógenos presentes en agua de camaroneras. Puesto que muchos productos de transformación de contaminantes resultan más tóxicos que los compuestos originales, también se ha evaluado la toxicidad de dos pesticidas y sus productos de degradación mediante indicadores biológicos. La fotocatálisis heterogénea solar es, probablemente, el método más verde y sostenible para el tratamiento de aguas. Sin embargo, presenta un importante problema: la recuperación del catalizador y su pérdida de eficiencia con el uso; por ello, se ha desarrollado un novedoso fotocatalizador homogéneo que combina semiconductores (óxido de titanio y óxido de zinc) con arcillas, y que permite su sencilla reutilización sin una pérdida significativa de actividad, por lo que se ha solicitado y concedido una patente de invención. Este composite se ha probado bajo radiación solar y artificial para la degradación de distintos contaminantes orgánicos (fenol, naranja de metilo, terbumetón y bromuro de N-hexilpiridinio) y la inactivación de bacterias patógenas (Staphylococcus aureus y Escherichia coli), mostrando una elevada eficacia incluso en matrices acuosas complejas (agua de río, agua residual y agua de mar)., [Resumo] Os procesos de oxidación avanzada (POAs) activados por luz representan unha alternativa real e efectiva para a eliminación de compostos orgánicos e desinfección de augas contaminadas; por iso, nesta investigación de doutoramento estúdanse diversos aspectos dos procesos fotoquímicos de degradación de contaminantes e inactivación de microorganismos. Inicialmente, examinouse a aplicación e eficiencia de varias técnicas de fotoxidación para a eliminación de dous organismos patóxenos presentes en auga de camaroneiras. Posto que moitos produtos de transformación de contaminantes resultan máis tóxicos que os compostos orixinais, tamén se avaliou a toxicidade de dous pesticidas e os seus produtos de degradación mediante indicadores biolóxicos. A fotocatálise heteroxénea solar é, probablemente, o método máis verde e sostible para o tratamento de augas. Con todo, presenta un importante problema: a recuperación do catalizador e a súa perda de eficiencia co uso; por iso, desenvolveuse un novo fotocatalizador homoxéneo que combina semicondutores (óxido de titanio e óxido de zinc) con arxilas, e que permite a súa sinxela reutilización sen unha perda significativa de actividade, polo que se solicitou e concedeu unha patente de invención. Este composite probouse baixo radiación solar e artificial para a degradación de distintos contaminantes orgánicos (fenol, laranxa de metilo, terbumetón e bromuro de Nhexilpiridinio) e a inactivación de bacterias patóxenas (Staphylococcus aureus e Escherichia coli), amosando unha elevada eficacia mesmo en matrices acuosas complexas (auga de río, auga residual e auga de mar)., [Abstract] Light-activated advanced oxidation processes (AOPs) represent a real and effective alternative for the removal of organic compounds and the disinfection of contaminated water; therefore, in this PhD thesis several aspects of the photochemical processes of pollutant degradation and microorganism inactivation are studied. Firstly, the application and efficiency of different photooxidation techniques for the removal of two pathogenic organisms present in shrimp farm water have been investigated. Since many pollutant transformation products are more toxic than the original compounds, the toxicity of two pesticides and their degradation products was also evaluated using biological indicators. Solar heterogeneous photocatalysis is probably the greenest and most sustainable method for water treatment. However, it has a major problem: the recovery of the catalyst and its loss of efficiency with use. For this reason, a new homogeneous photocatalyst has been developed, which combines semiconductors (titanium oxide and zinc oxide) with clays and which can be easily reused without significant loss of activity, for which a patent has been filed and granted. This composite has been tested under solar and artificial radiation for the degradation of several organic pollutants (phenol, methyl orange, terbumeton and Nhexylpyridinium bromide) and the inactivation of pathogenic bacteria (Staphylococcus aureus and Escherichia coli), showing high efficiency even in complex aqueous matrices (river water, wastewater and sea water).

[Resumen] En la actualidad hay una intensa preocupación debida a la presencia de fármacos en aguas residuales e incluso en aguas de consumo. El caso que nos ocupa considera la presencia de un antibiótico, el Trimetropim, en dichas aguas y valora una posible estrategia tecnológica para eliminar o, al menos, reducir su presencia. El Trimetropim es un antibiótico antimicrobiano con acción bactericida. Actúa tanto con cocos grampositivos como con bacilos gramnegativos aeróbicos. Los antibióticos pueden llegar a acumularse en las aguas residuales y de consumo debido a que nuestro organismo sólo asimila una parte de la cantidad que le estamos administrando, el resto es excretado, por lo que llega directamente a las aguas residuales. Otra posible vía de ingreso en dichas aguas es por eliminación de residuos farmacéuticos. La gravedad del problema ambiental y sanitario descrito requiere de una monitorización y eliminación de dichas sustancias, puesto que en caso contrario se podrían generar resistencia a microorganismos, en contacto con dichos compuestos, a los antibióticos. Así desde la UE se creó una lista de vigilancia (Watch List) para que se evalúen los riesgos asociados a la presencia de estos contaminantes, en la que se incluye el Trimetropim. Adicionalmente ya se están empezando a incluir estos compuestos en la legislación que controla la calidad de las aguas. En este trabajo se evaluará la degradación de un antibiótico (Trimetropim) en medio acuoso, mediante fotólisis y fotocatálisis (con Aeroxide P25)., [Resumo] Na actualidade hai una intensa preocupación debida á presenza de fármacos detectados nas augas residuais e incluso nas augas de consumo. O caso que nos ocupa considera a presenza dun antibiótico, o Trimetropim, en ditas augas e valora una posible estratexia tecnolóxica para eliminar ou, polo menos, reducir a súa presenza. O Trimetropim é un aintibiótico antimicrobiano con acción bactericida. Actúa tanto con cocos grampositivos como con bacilos gramnegativos aeróbicos. Os antibióticos poden chegar a acumularse nas augas residuais e de consumo debido a que o noso organismo só asimila unha parte da cantidade que lle estamos administrando, o resto é excretado, polo que chega directamente ás augas residuais. Outra vía de ingreso en ditas augas é por eliminación de residuos farmacéuticos. A gravidade do problema ambiental e sanitario descrito require dunha monotorización e eliminación de ditas sustancias, posto que no caso contrario podería xerarse unha resistencia dos microorganismos, en contacto con ditos compostos, aos antibióticos. Deste xeito. dende a UE creouse unha lista de vixiancia (Watch List) para que se evalúen os riscos asociados á presenza destes contaminantes, nela está incluído o Trimetropim. Adicionalmente, xa se están empezando a incluir éstes compostos na lexislación que controla a calidade das augas. Neste traballo evaluarase a degradación dun antibiótico (Trimetropim) en medio acuoso coa axuda da fotólisise e da fotocatálise (con Aeroxide P25)., [Abstract] At present there is concern due to the presence of drugs detected in wastewater and even in drinking water. The case at hand considers the presence of an antibiotic, Trimetropim, in wastewater. Trimetropim is an antimicrobial antibiotic with bactericidal action. It acts on both grampositive cocci and aerobic gram-negative bacilli. Antibiotics can accumulate in wastewater and drinking water because our body only assimilates part of the amount we are administering, the rest is excreted so it goes directly into wastewater. Another way of entering these waters is through the pharmaceutical industry itself. Knowing all this, it is assumed that this is a serious problem that requires monitoring and elimination of such substances, since otherwise microorganisms will generate resistance when in contact with these compounds to antibiotics. Thus, the EU created a Watch List for evaluating the risks associated with the presence of these contaminants, which includes Trimetropim. Additionally, these compounds are already beginning to be included in legislation that controls water quality. This work will evaluate the degradation of an antibiotic (Trimetropim) in wastewater, using photolysis and photocatalysis (with Aeroxide P25).

[Resumen] Los procesos de oxidación avanzada (POAs) activados por luz representan una alternativa real y efectiva para la eliminación de compuestos orgánicos y desinfección de aguas contaminadas; por ello, en esta investigación de doctorado se estudian diversos aspectos de los procesos fotoquímicos de degradación de contaminantes e inactivación de microorganismos. Inicialmente, se ha examinado la aplicación y eficiencia de varias técnicas de fotooxidación para la eliminación de dos organismos patógenos presentes en agua de camaroneras. Puesto que muchos productos de transformación de contaminantes resultan más tóxicos que los compuestos originales, también se ha evaluado la toxicidad de dos pesticidas y sus productos de degradación mediante indicadores biológicos. La fotocatálisis heterogénea solar es, probablemente, el método más verde y sostenible para el tratamiento de aguas. Sin embargo, presenta un importante problema: la recuperación del catalizador y su pérdida de eficiencia con el uso; por ello, se ha desarrollado un novedoso fotocatalizador homogéneo que combina semiconductores (óxido de titanio y óxido de zinc) con arcillas, y que permite su sencilla reutilización sin una pérdida significativa de actividad, por lo que se ha solicitado y concedido una patente de invención. Este composite se ha probado bajo radiación solar y artificial para la degradación de distintos contaminantes orgánicos (fenol, naranja de metilo, terbumetón y bromuro de N-hexilpiridinio) y la inactivación de bacterias patógenas (Staphylococcus aureus y Escherichia coli), mostrando una elevada eficacia incluso en matrices acuosas complejas (agua de río, agua residual y agua de mar)., [Resumo] Os procesos de oxidación avanzada (POAs) activados por luz representan unha alternativa real e efectiva para a eliminación de compostos orgánicos e desinfección de augas contaminadas; por iso, nesta investigación de doutoramento estúdanse diversos aspectos dos procesos fotoquímicos de degradación de contaminantes e inactivación de microorganismos. Inicialmente, examinouse a aplicación e eficiencia de varias técnicas de fotoxidación para a eliminación de dous organismos patóxenos presentes en auga de camaroneiras. Posto que moitos produtos de transformación de contaminantes resultan máis tóxicos que os compostos orixinais, tamén se avaliou a toxicidade de dous pesticidas e os seus produtos de degradación mediante indicadores biolóxicos. A fotocatálise heteroxénea solar é, probablemente, o método máis verde e sostible para o tratamento de augas. Con todo, presenta un importante problema: a recuperación do catalizador e a súa perda de eficiencia co uso; por iso, desenvolveuse un novo fotocatalizador homoxéneo que combina semicondutores (óxido de titanio e óxido de zinc) con arxilas, e que permite a súa sinxela reutilización sen unha perda significativa de actividade, polo que se solicitou e concedeu unha patente de invención. Este composite probouse baixo radiación solar e artificial para a degradación de distintos contaminantes orgánicos (fenol, laranxa de metilo, terbumetón e bromuro de Nhexilpiridinio) e a inactivación de bacterias patóxenas (Staphylococcus aureus e Escherichia coli), amosando unha elevada eficacia mesmo en matrices acuosas complexas (auga de río, auga residual e auga de mar)., [Abstract] Light-activated advanced oxidation processes (AOPs) represent a real and effective alternative for the removal of organic compounds and the disinfection of contaminated water; therefore, in this PhD thesis several aspects of the photochemical processes of pollutant degradation and microorganism inactivation are studied. Firstly, the application and efficiency of different photooxidation techniques for the removal of two pathogenic organisms present in shrimp farm water have been investigated. Since many pollutant transformation products are more toxic than the original compounds, the toxicity of two pesticides and their degradation products was also evaluated using biological indicators. Solar heterogeneous photocatalysis is probably the greenest and most sustainable method for water treatment. However, it has a major problem: the recovery of the catalyst and its loss of efficiency with use. For this reason, a new homogeneous photocatalyst has been developed, which combines semiconductors (titanium oxide and zinc oxide) with clays and which can be easily reused without significant loss of activity, for which a patent has been filed and granted. This composite has been tested under solar and artificial radiation for the degradation of several organic pollutants (phenol, methyl orange, terbumeton and Nhexylpyridinium bromide) and the inactivation of pathogenic bacteria (Staphylococcus aureus and Escherichia coli), showing high efficiency even in complex aqueous matrices (river water, wastewater and sea water).

[ES] En este trabajo se evaluó la actividad fotocatalítica, en términos de producción de hidrógeno y eficiencia cuántica (QE), de una serie de materiales a base de dióxido de titanio nanocompuesto con distintas cantidades de nanovarillas de dioxido de cerio y co-catalizado con Pd. Los experimentos de fotoactividad se realizaron bajo condiciones de irradiación ultravioleta y visible demostrando que la incorporación de las nanovarillas de CeO2 (nVCe) promueven de manera importante la producción de H2, independiente del tipo de fuente de iluminación utilizada. Asimismo, y con la finalidad de evaluar cuantitativamente el comportamiento de los catalizadores, se determinó la eficiencia cuántica de los materiales. Como resultado principal se demostró la excelente eficiencia cuántica de los materiales bajo iluminación tipo solar. Además, los resultados de las diferentes técnicas de caracterización permitieron establecer una correlación estructura- actividad, que demuestra la captura de los portadores de carga por efecto de la Ceria., [EN] In this research study, the impact of adding cerium oxide nanorods to titanium oxide-supported palladium systems on photocatalytic hydrogen production was analyzed. Tests under UV and sunlight-type illumination conditions showed an important promoting effect of Ceria nanorods irrespective of the illumination source nature. The measurement of the quantum efficiency was used to quantitatively assess the performance of the catalysts. Outstanding results were obtained, particularly under sunlight illumination. A complete characterization study of the materials was carried out allowing to establishing a structure-activity link correlating the capture of charge after light excitation with CeO2 nanorods incorporationthe formation of surface groups directly associated with the presence of alkali ions at the carbon nitride component.

En la siguiente tesis se detalla el trabajo de investigación realizado en la síntesis y caracterización de compuestos tris-quelato de Ru(II), Ir(III) y Rh(III) con ligandos basados en benzimidazoles, para su uso en dos campos, la terapia fotodinámica o PDT (por sus siglas en inglés), y la fotocatálisis. Se ha escogido usar estos metales y ligandos por sus conocidas propiedades farmacológicas y fotofísicas, que los convierte en una opción de interés para ambos campos de aplicación. Cabe resaltar, el interés de estas áreas de estudio, siendo la PDT una terapia contra el cáncer con las ventajas de permitir un preciso control espacio-temporal e inhibir los mecanismos de resistencia a los fármacos que a menudo poseen las células cancerígenas. Y la fotocatálisis, una variante de la catálisis tradicional que usa la luz visible como fuente de energía, posibilitando llevar a cabo las reacciones en condiciones suaves y medioambientalmente benignas., The following thesis details the research work carried out in the synthesis and characterization of tris-chelate compounds of Ru(II), Ir(III) and Rh(III) with ligands based on benzimidazoles, for use in two fields, photodynamic therapy or PDT, and photocatalysis. The election of these metals and ligands has been made due to their well-known pharmacological and photophysical properties, which makes them an interesting option for both fields of application. It is worth highlighting the interest of these areas of study, being PDT an anticancer therapy with the advantages of allowing an accurate space-time control and inhibiting the drug resistance mechanisms often presented by the cancer cells. And the photocatalysis, a variant of traditional catalysis that uses visible light as an energy source, making possible to carry out reactions in mild and environmentally benign conditions.

In this study, ZnO/TiO2 and ZnO/Nb2O5 photocatalysts were evaluated in the river pollution remediation and wastewater treatment from textile factories, thus, the target pollutants selected for this study were enteropathogenic bacteria and commercial dyes. The mixed oxide systems were extensively analyzed in order to explore their physicochemical properties. From this analysis, it was found that the coupling of two oxides did not modify the crystallinity of the pristine semiconductors. As a result, XRD Wurtzite phase, hexagonal phase, and anatase phases were identified for ZnO, Nb2O5, and TiO2 photocatalyst, respectively. Using UV-Vis DRS, a higher absorption for mixed oxides in the visible region of the electromagnetic spectrum was observed, along with a decrease in the band gap value in these materials. The results of the photocatalytic activity evaluation showed that the coupling of ZnO with Nb2O5 and TiO2 increased the effectiveness of the total organic carbon (TOC) and E. Coli elimination. 83% of TOC and elimination of 64% of E. coli were achieved using ZnO/Nb2O5 photocatalyst for the treatment of water samples from the polluted river., En esta investigación se evaluaron los óxidos mixtos ZnO/T iO2 y ZnO/N b2O5 para la recuperación de agua de un río contaminado y en el tratamiento de aguas residuales de fábricas textiles; los contaminantes objeto de estudio en esta investigación fueron bacterias enteropatógenas y colorantes comerciales. Los sistemas conformados por óxidos mixtos fueron ampliamente caracterizados con el fin de conocer sus características fisicoquímicas; a partir de estos análisis se encontró que el acoplamiento de dos óxidos no modificó la cristalinidad de los semiconductores prístinos, pues, por DRX se identificaron las fases cristalinas wurtzita, anatasa y hexagonal para ZnO, T iO2 y N b2O5, respectivamente. Mediante análisis de UV-Vis DRS se observó una mayor absorción de los óxidos mixtos en la región visible del espectro electromagnético, el valor de ancho de banda también disminuye en estos materiales. Los resultados de evaluación de la actividad fotocatalítica mostraron que el acoplamiento de ZnO con N b2O5 y T iO2 aumenta la eficiencia en la eliminación del carbono orgánico total (COT) y de E. Coli. Con el fotocatalizador ZnO/T iO2 se logró la eliminación del 82% de COT y del 65% de E. coli, en muestras de agua de un río contaminado por efluentes municipales.

The aim of the present work was to evaluate the effectiveness of a heterogeneous photocatalyst based on T iO2 in the treatment of coal mining drainage which contains a variety of heavy metals and high concentration sulfates and sulfides. The photocatalytic behavior of the commercial reference Sigma Aldrich and the different materials synthesized using the Sol-gel methodology with surface modifications using sulfation and fluorination processes were analyzed. To find a possible correlation between the physicochemical properties of photocatalysts and their behavior, a characterization was carried out using X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence spectrometry (XRF), Fourier transform infrared spectroscopy (FT–IR), UV–Vis diffuse reflectance Spectra (UV-Vis DRS), N2 physisorption, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and particle size analysis. Results indicated that the modification of the T iO2 prepared in the laboratory using sulfation and fluorination allowed the successful control of the physicochemical properties of this oxide. However, commercial T iO2 showed the greatest effectiveness in removing metals such as: Fe, Cu, Cr, and As after a photocatalytic reaction for a maximum of 1 hour under continuous nitrogen flow and a light intensity of 120 W/m2., El objetivo del presente trabajo fue evaluar la efectividad de la fotocatálisis heterogénea basada en T iO2 en el tratamiento de un drenaje de la minería de carbón, contaminado con una variedad de metales pesados y altas concentraciones de sulfatos y sulfuros. Se analizó el comportamiento fotocatalítico de la referencia comercial (Sigma Aldrich) y de los distintos materiales sintetizados por la metodología Sol–gel, con modificaciones en superficie por procesos de sulfatación y fluorización. Para hallar una posible correlación entre las propiedades físicoquímicas de los fotocatalizadores y su comportamiento, se realizó una amplia caracterización usando técnicas de análisis instrumental como Difracción de rayos X (DRX), Fluorescencia de rayos X (FRX), Espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FT–IR), Espectrofotometría UV–Vis de reflectancia Difusa (UV–Vis DRS), Fisisorción de N2, Espectroscopia fotoelectrónica de rayos X y granulometría. En general se encontró que la modificación del T iO2 preparado en el laboratorio por sulfatación y fluorización permitió el control exitoso de las propiedades físicoquímicas de este óxido. Sin embargo, el T iO2 comercial presentó la mayor efectividad en la remoción de metales como: Fe, Cu, Cr y As, todo ello empleando un máximo de 1 hora de reacción fotocatalítica, bajo flujo continuo de nitrógeno y una intensidad de luz de 120 W/m2.

TiO2 nanoparticles and TiO2/CS nanocomposites have been synthesized using the sol-gel method. Characterization by XRD, FTIR, and UV-vis was carried out to determine the structure, size, functional groups, and energy band gap of the synthesized samples. Moreover, the methyl orange (MO) degradation capability of nanoparticles and nanocomposites under ultraviolet light was studied, and the results are described in detail., Nanopartículas de TiO2 y nanocompuestos de TiO2/CS se han sintetizado mediante el método sol-gel. Se llevó a cabo la caracterización por XRD, FTIR y UV-vis para determinar la estructura, el tamaño, los grupos funcionales y la banda prohibida de energía de los sistemas de muestra. Además, se estudió la capacidad de degradación del anaranjado de metilo (AM) de las nanopartículas y los nanocompuestos bajo luz ultravioleta, y los resultados son descritos en detalle.

En este trabajo se sintetiza un complejo del tipo [Ir(ppy)2(bpy)]PF6 (ppy = 2-(2’-piridil)fenil; bpy = 2,2’bipiridina) anclado a un polinorborneno de adición vinílica (VA-PNB) para su uso y reciclaje en reacciones fotocatalíticas. El anclaje del complejo al VA-PNB se realiza mediante una reacción click entre un alquino y una azida catalizada por Cu(I). El triazol que se forma es un grupo funcional robusto y que no absorbe luz visible por lo que previsiblemente no interferirá en la reacción catalítica. Se sintetiza un complejo de similares características electrónicas, pero que actúe en fase homogénea para obtener una idea del funcionamiento del catalizador en los diferentes puntos del polímero. Se estudia el rendimiento obtenido en una reacción catalizada por los catalizadores sintetizados. Al usar el fotocatalizador soportado se obtienen rendimientos cuantitativos tanto en el primer como en el segundo ciclo probando la capacidad de reciclaje para el segundo ciclo, aunque es necesario un estudio exhaustivo con mayor numero de ciclos. El catalizador homogéneo no logra buenos resultados. Se obtiene un rendimiento del 50% del producto deseado, pero aparece otro producto que parece corresponder con otro isómero., In this work a complex of the type [Ir(ppy)2(bpy)]PF6 (ppy =2-(2’-pyridyl)phenyl ; bpy = 2,2’bipyridine) supported on vinylic addition polynorbornenes (VA-PNB) has been synthesized for its further use and recycling on photocatalytic reactions. The anchoring of the complex to VA-PNB has been made through a click reaction between an alkyne and an azide catalysed by Cu(I). The formed triazole is a robust functional group that doesn´t absorb visible light, so it is not expected to interfere in the catalytic reaction. A complex with similar electronic characteristics which works in homogeneous phase is synthesized to get an idea of the anchored complex behaviour through the polymer. The obtained yield on a catalysed reaction using the previously mentioned complexes is studied. The supported catalyst provides quantitative yields on first and second cycles proving the recycling capability of the catalyst, although further exhaustive studies need to be done with a larger cycle number. The homogeneous catalyst does not get positive results. The obtained yield of the desired product is 50%, but other product which appears to be another isomer can be detected., Departamento de Química Física y Química Inorgánica, Grado en Química

TFM, Màster Universitari en Qualitat d'Aliments d'Origen Animal, Las enfermedades transmitidas por alimentos (ETAs), actualmente representan un número significativo de casos de hospitalizaciones e incluso fallecimientos a nivel mundial, problema importante que afecta a los sistemas de salud de los países implicados y también a su economía. Se ha determinado que muchas de estas ETAs son causadas por la contaminación cruzada entre manipuladores y superficies de contacto directas e indirectas en los entornos de procesamiento y a lo largo de la cadena de producción, y que, entre otros factores, esta contaminación se produce por la presencia de biofilms. La principal herramienta para combatir la formación de estas estructuras, que reúnen microorganismos y que se encuentran recubiertas y protegidas por una matriz compleja, son los procedimientos de limpieza y desinfección que se realizan en los ambientes de producción. Sin embargo, se ha determinado que ciertos biofilms son capaces de resistir la acción física y química de estos procedimientos y sobreviven a ellos. Actualmente se cuenta con varias técnicas alternativas que se aplican para su control, no obstante, aún no se ha conseguido un método totalmente eficaz que elimine por completo estas estructuras. Debido a la naturaleza compleja y poco conocida de los biofilms, las tecnologías deben enfocarse a prevenir la adhesión de estas estructuras a las superficies antes de tratar de eliminarlas, por lo que la tecnología Hurdle o de obstáculo se muestra como una alternativa interesante para hacer frente a la presencia de biofilms. La fotocatálisis es una reacción fotoquímica con efectos oxidantes y antimicrobianos que se viene aplicando para la desinfección de agua y de aire, por lo que considerarla para la aplicación en la industria alimentaria, junto con recubrimientos de dióxido de titanio (TiO2) y bajo radiación UV que active la reacción, podría convertirse en una técnica innovadora y eficaz para la desinfección de superficies. Además, la aplicación de las altas propiedades biocidas

La contaminación química de las aguas de nuestro planeta es uno de los principales problemas socio-ambientales actuales. Por ello, se está fomentando el estudio y desarrollo de diferentes métodos para la captura y eliminación de estos compuestos contaminantes. Uno de los métodos más interesantes para eliminar estos contaminantes es la fotocatálisis heterogénea utilizando como fotocatalizadores óxidos metálicos soportados sobre diferentes materiales. El objetivo del presente trabajo consiste en el estudio de un tejido industrial como soporte de TiO2 y su posterior evaluación como fotocatalizador en la eliminación de un contaminante químico conocido como imidacloprid. Todas las muestras sintetizadas fueron caracterizadas mediante adsorción de N2 a -196 ºC, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía UV-Vis, microfluorescencia de rayos X y análisis termogravimétrico. Tras la caracterización de los materiales se realizaron los ensayos de fotocatálisis intentando variar algunos de los parámetros de los experimentos para evaluar la actividad catalítica de las muestras preparadas.