Tesis por compendio / The objective of present thesis is to prepare and evaluate photocatalyst for hydrogen generation from water methanol mixture using solar light. This general objective has been accomplished by applying different methodology in material preparation as well as exploring the photocatalytic activity of novel semiconductors. In this way after a general introduction to the feed showing the relevance of solar fuels and in particular hydrogen generation, the focus of chapter 3 is, on the other and, to optimize the nature of the cocatalyst based on noble metals. In this way AuPt alloy nanoparticles with different composition will be deposited on p25 and they activity correlated with the irradiation wavelength and nature of the alloy. In chapter 4 and 5 we evaluate the photocatalytic activity of materials derived from titanate nanotubes either by hydrogen annealing ad various temperature (chapter 4) or by forming heterojunction with a combination of titania nanoparticles (chapter 5). The two final chapter of this thesis report the semiconductor behaviour and the photocatalytic activity of framework phosphate either mixed valence titanium III/IV (chapter 6) or iron (chapter 7) doped with various metal. The overall results achieved show that is possible to increase the photocatalytic activity of titanium-based materials by apply concept like control of morphology, amorphization of surface of particles, formation of heterojunction and control of the cocatalyst. We have also shows behind oxide, framework phosphate can also be valuable as photocatalysts. / Serra, M. (2015). Photocatalyst based on titanium or iron semiconductors for the generation of hydrogen from water upon solar irradiation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48542 / Compendio

[pt] Neste trabalho é apresentado um estudo sobre nanopartículas metálicas, passando brevemente pela Teoria de Maxwell-Garnett do meio efetivo além de ter sido feita uma pequena pesquisa acerca dos trabalhos já existentes nessa área. É apresentada ainda uma proposta de um sensor à fibra óptica baseado no fenômeno da Ressonância Plasmonica de Superfície Localizada, que utiliza essas nanopartículas cujas propriedades ópticas são sensíveis às mudanças das características do meio onde estão imersas. Esse tipo de sensor é uma ferramenta simples e muito eficiente, além de ser de baixo custo financeiro. A descrição deste sensor mostra ainda três processos distintos de fabricação dessas nanopartículas, as configurações utilizadas para a aquisição dos dados experimentais, e a análise dos mesmos, incluindo a simulação computacional feita para o melhor entendimento dos resultados obtidos. / [en] In this work a study about metallic nanoparticles is presented. A brief revision of the Maxwell-Garnett Theory for the effective medium is made, in addition to a bibliographical research concerning the existing works on the topic. A proposal of a fiber optic sensor based in the Localized Surface Plasmon Resonance phenomena using these metallic nanoparticles, whose optic properties are sensible to changes in the medium in which they are immersed, is also made. This kind of sensor is a simple and efficient tool, in addition to also having low financial cost. Three distinct processes for fabrication of these nanoparticles are discussed. The setups used for the acquisition of the experimental data and the analysis of this data, including the computational simulation made to improve the understanding of the obtained results, are also discussed.

[pt] Desenvolver um sistema que combine direcionamento ativo para células específicas, elevada incorporação celular, capacidade de transdução fototérmica e biocompatibilidade é um desafio para tornar nanopartículas aplicáveis na área da biomedicina. Neste estudo, realizamos a funcionalização de nanopartículas de ouro (AuNP) em algumas etapas, utilizando macromoléculas estrategicamente para conferir- lhes características-chave de agentes teranósticos. O polietileno glicol (PEG), sendo hidrofílico, melhora a estabilidade e a duração em circulação das nanopartículas. Já o poli(ácido lático) (PLA), que é um polímero hidrofóbico e biodegradável, desempenha um papel importante na interação e incorporação dessas nanopartículas através das membranas celulares. Além disso, a funcionalização com folato pode oferecer um direcionamento ativo, uma vez que as células tumorais geralmente superexpressam proteínas receptoras de folato. Através da funcionalização única, dupla, Janus e tripla de AuNP esféricas ou cilíndricas com estes ligantes, conseguimos obter diferentes propriedades relacionadas a agregação, estabilidade e ressonância de plásmons de superfície localizada (LSPR). A funcionalização tripla garante simultaneamente uma estabilidade das nanopartículas em meios aquosos e um aumento significativo na incorporação celular. Além disso, a exposição com radiação infravermelha mostra que os nanobastões conseguem elevar a temperatura mais eficientemente do que as nanoesferas devido à sua banda de ressonância plasmônica superficial longitudinal. Os resultados sugerem que essa estratégia de funcionalização pode ser utilizada para ajustar as propriedades desejadas, possibilitando aplicações práticas e eficazes das nanopartículas de ouro em imagiologia e terapia fototérmica em pesquisas na área biomédica. / [en] Developing a system that combines active targeting to specific cells, enhanced cellular uptake, photothermal transduction capacity, and biocompatibility is a challenge to make nanoparticles applicable in the field of biomedicine. In this study, we carried out the functionalization of gold nanoparticles (AuNP) in several steps strategically using macromolecules to provide key characteristics of theragnostic agents. Polyethylene glycol (PEG), being hydrophilic, enhances nanoparticle stability and circulation lifetime. Polylactic acid (PLA), which is a biodegradable hydrophobic polymer, plays an important role in the interaction and uptake of these nanoparticles through cellular membranes. Furthermore, functionalization with folate can offer active targeting, as tumor cells typically overexpress folate receptor proteins. By single, double, and triple functionalization of spherical and rod-shaped AuNP with these ligands, we obtained varying properties related to aggregation, stability, and localized surface plasmon resonance (LSPR). Triple functionalization ensured simultaneous stability of the nanoparticles in aqueous media and a significant increase in cellular uptake. Additionally, the incidence of infrared radiation reveals that nanorods can increase the temperature more effectively gold nanospheres due to their longitudinal surface plasmon resonance band. The results suggest that this functionalization strategy can be employed to fine-tune desired properties, enabling practical and effective applications of gold nanoparticles in imaging and photothermal therapy within biomedical research.

[pt] Cristais líquidos são amplamente utilizados atualmente em telas e filtros. Contudo, o alinhamento dos cristais líquidos possui uma resposta relativamente lenta (da ordem de milissegundos) devido à necessidade da interação entre vizinhos próximos. Em contrapartida, nanobastões de ouro são capazes de alinhar-se a um campo elétrico, mesmo quando isolados, devido à sua susceptibilidade elétrica elevada comparada a dos cristais líquidos, apresentando uma resposta de alinhamento significativamente mais rápida que a dos cristais líquidos. A forma alongada dos nanobastões faz com que sua absorção e seu espalhamento de luz, ocasionados pelo efeito de Ressonância de Plasmon de Superfície Localizado (Localized Surface Plasmon Resonance – LSPR), sejam altamente dependentes da orientação relativa dos nanobastões à polarização da luz incidente. Por isso, suspensões de nanobastões têm se tornado um novo paradigma em controle de luz por alinhamento induzido por campo elétrico. Neste trabalho, é apresentado um estudo da dinâmica de alinhamento dos nanobastões, por meio de medidas de transmissão de luz por um componente que permite a interação da luz com a suspensão de nanobastões enquanto sob influência de um campo elétrico de alinhamento. Foi encontrado um tempo de resposta de 1,5 microssegundos, 3 ordens de grandeza mais rápido que o de cristais líquidos comuns. Um segundo experimento foi realizado com um componente com dois pares de eletrodos transversais, no qual foi possível eliminar a relaxação lenta do sistema, demonstrando assim um chaveamento óptico digital com tempo de resposta da ordem de 110 Newton vezes segundo. Dois modelos teóricos foram propostos para descrever a dinâmica de alinhamento dos nanobastões e foi demonstrado que ambos os modelos ajustam bem os dados experimentais. Apresentamos também uma relação de equivalência entre os dois modelos. / [en] Liquid crystals are widely used nowadays in displays and optical filters. However, the alignment of liquid crystals has a relatively slow switching response (of the order of milliseconds) due to the near-neighbor interaction. In contrast, the high electrical susceptibility of a single gold nanorod enables its alignment to an external electric field, presenting a significantly faster switching response than that of liquid crystals. The elongated form of the nanorods makes their absorption and scattering, caused by the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) effect, to be highly dependent on their orientation relative to the light polarization. Therefore, gold nanorod suspensions have become a new paradigm in light control by electric field-induced alignment. In this work, a study of the alignment dynamics of nanorods is presented, by means of light transmission measurements by a component that allows the interaction of light with the suspension of nanorods while under the influence of an electric field of alignment. An alignment time of 1.5 microseconds was found, which is 3 orders of magnitude smaller than traditional liquid crystal alignment mechanism response time. A second experiment was carried out with a component with two pairs of transverse electrodes, in which it was possible to eliminate the slow relaxation of the system, thus demonstrating a digital optical switch with response of the order of 110 Newton second. Two theoretical models were proposed to describe the alignment dynamics of the nanorods and it was demonstrated that both models fit well the experimental data. An equivalence relation between the two models is presented.