Con esta tesis se ha pretendido establecer las bases para la preparación y caracterización de compuestos nanoestructurados formados por laminillas de espesor nanométrico a partir de la exfoliación de un hidróxido doble laminar (LDH) organofílico y poliolefinas mediante proceso de mezclado en fundido. En una primera fase de la investigación se estableció una metodología sencilla para preparar un LDH híbrido con aniones dodecilsulfato a partir de LDH precursor del tipo hidrotalcita. Para ello se probaron cuatro rutas: reconstitución en dos pasos y directa del LDH precursor calcinado con aniones dodecilsulfato e intercambio iónico en dos pasos y directo de los carbonatos del LDH precursor por los aniones orgánicos. Las tres primeras rutas resultaron en la formación de un híbrido, tal como se confirmó por medidas de Difracción de rayos X (DRX) y Espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR). La formación de dicho híbrido provocó una expansión del espacio interlaminar, que pasó de 7.7 Å a unos 30 Å, conduciendo a una disminución de la densidad. El mayor grado de intercambio resultó para la ruta de intercambio en dos pasos. La ruta de reconstitución en dos pasos permitió obtener un LDH híbrido libre de óxidos sin reconstituir, mientras que el híbrido obtenido por la ruta de reconstitución directa resultó con impurezas de dichos óxidos. Además, el método de reconstitución en dos pasos condujo a un híbrido con mayor estabilidad termooxidativa. En segundo lugar, se prepararon una serie de materiales compuestos, tanto con el LDH precursor como con el híbrido, y tres polímeros de naturaleza olefínica: polipropileno, polietileno de alta densidad y un ionómero de etileno y ácido metacrílico parcialmente neutralizado con sodio. Algunas de las formulaciones también se prepararon con compatibilizantes. En los materiales con polipropileno se utilizó copolímero de polipropileno con injertos de anhídrido maléico (PP-g-MAH) y un copolímero tribloque de estireno-etileno/butileno-estireno con injertos de anhídrido maléico (SEBS-g-MAH) mientras que en los materiales con polietileno, se utilizó el ionómero de etileno y ácido metacrílico parcialmente neutralizado con sodio. La estructura de los nanocompuestos resultantes consistió en agregados cristalinos intercalados (tactoides) con laminillas individuales y grupos de unos pocas laminillas procedentes de la exfoliación, tal como confirmaron las medidas de DRX y Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM). El empleo de los copolímeros favoreció la formación de la estructura exfoliada. La cristalización del polipropileno desde el estado fundido resultó afectada por el híbrido, acelerándose su nucleación, incrementándose la velocidad de cristalización y formándose una población cristalina más uniforme. La incorporación de las partículas contribuyó a incrementar ligeramente la rigidez de los polímeros sin una disminución acusada de la resistencia máxima. El análisis mecánico-dinámico confirmó como el módulo de almacenamiento se incremento ligeramente en los nanocompuestos, siendo este incremento de mayor o menor grado función de la composición. En los compuestos con el ionómero las altas fuerzas de interacción que se generan entre las laminillas del LDH y los grupos iónicos, tuvieron un efecto acusado sobre el comportamiento reológico, contribuyendo a una importante aumento de la viscosidad de los compuestos. Dichas partículas también contribuyeron a la formación de agregados iónicos más estables térmicamente. Las laminillas de LDH contribuyeron a una mejora de la degradación termooxidativa de los nanocompuestos una vez iniciada la descomposición. La combustibilidad de los compuestos se vio fuertemente afectada por las partículas, incrementándose el tiempo que transcurre desde que se inicia la combustión hasta que cae la primera gota considerablemente.

[ES] La situación energética y medioambiental actual requiere de un cambio de paradigma energético, sustituyendo las fuentes de energía primarias basadas en combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) por otras más limpias y renovables. Dentro de este cambio, la fotocatálisis, simulando a la fotosíntesis natural, surge como una alternativa para la producción de combustibles a partir de la molécula de CO2. Los hidróxidos dobles laminares (LDH) son una familia de materiales con propiedades prometedoras para su aplicación en el campo de la fotocatálisis, dada la posibilidad de modular su composición química y morfología dependiendo del método de síntesis. En concreto, los hidróxidos dobles laminares que contienen Ti en su estructura (un elemento bien conocido por el uso del TiO2 en fotocatálisis) pueden tener aplicación en este campo, aunque debido a la dificultad de incorporación de un metal tetravalente en la estructura LDH, no han sido muy estudiados. En este contexto, la presente Tesis Doctoral ha probado la aplicabilidad de estos LDH conteniendo Ti en su composición en procesos de transformación fotocatalítica de la molécula de CO2 para dar lugar a combustibles solares y otras moléculas de interés para la industria. Además, se han estudiado los beneficios de la incorporación de un número elevado de elementos metálicos en un mismo material LDH (hasta siete en el caso de la presente Tesis) en la actividad fotocatalítica de dicho material. / [CA] La situació energètica i mediambiental actual requereix d'un canvi de paradigma energètic, substituint les fonts d'energia primàries basades en combustibles fòssils (carbó, petroli i gas natural) per altres més netes i renovables. Dins d'este canvi, la fotocatàlisis, simulant a la fotosíntesi natural, sorgeix com una alternativa per a la producció de combustibles a partir de la molècula de CO2. Els hidròxids dobles laminars (LDH) són una família de materials amb propietats prometedores per a la seua aplicació en el camp de la fotocatàlisis, donada la possibilitat de modular la seua composició química i morfologia depenent del mètode de síntesi. En concret, els hidròxids dobles laminars que contenen Ti en la seua estructura (un element ben conegut per l'ús del TiO2 en fotocatàlisis) poden tindre aplicació en este camp, encara que a causa de la dificultat d'incorporació d'un metall tetravalent en l'estructura LDH, no han sigut molt estudiats. En este context, la present Tesi Doctoral ha provat l'aplicabilitat d'estos LDH, contenint Ti en la seua composició, en processos de transformació fotocatalítica de la molècula de CO2 per a donar lloc a combustibles solars i altres molècules d'interès per a la indústria. A més, s'han estudiat els beneficis de la incorporació d'un nombre elevat d'elements metàl·lics en un mateix material LDH (fins a set en el cas de la present Tesi) en l'activitat fotocatalítica d'este material. / [EN] The current energy and environmental problematics call for a shift in the energy paradigm, replacing primary energy sources based on fossil fuels (coal, oil, and natural gas) with cleaner and renewable alternatives. Within this transition, photocatalysis, mimicking natural photosynthesis, emerges as an alternative for fuel production from CO2 molecules. Layered double hydroxides (LDHs) constitute a family of materials with promising properties for application in the field of photocatalysis, given the ability to modulate their chemical composition and morphology depending on the synthesis method. Specifically, LDHs containing Ti in their structure (a well-known element for the TiO2 usage in photocatalysis) may find application in this field, although the incorporation of a tetravalent metal into the LDH structure has been less explored due to its difficulty. In this context, the present Doctoral Thesis has demonstrated the applicability of these Ti-containing LDHs in photocatalytic transformation processes of CO2 molecules to produce solar fuels and other molecules of interest for the industry. Additionally, the Thesis has explored the benefits of incorporating a high number of metallic elements into a single LDH material (up to seven in this case) on the photocatalytic activity of the resulting material. / Molina Muriel, M. (2024). Preparación de materiales basados en hidróxidos dobles laminares como fotocatalizadores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203889