Se ha estudiado la actividad catalítica de materiales derivados de grafeno como soporte de nanopartículas de paladio así como de complejos de paladio(II) en reacciones de acoplamiento carbono-carbono y carbono-heteroátomo. Así mismo, se ha llevado a cabo su actividad catalítica como carbocatalizador en diversas transformaciones orgánicas.

Tesis por compendio / [ES] En los últimos años, la química se ha convertido en una herramienta esencial en la búsqueda de soluciones al cambio climático y la escasez de recursos. En este sentido, la catálisis ha desempeñado un papel importante en el desarrollo de materiales y procesos cada vez más limpios y eficientes. Dada la asequibilidad y la abundancia de materiales a base de carbono en comparación con los catalizadores tradicionales, como los metales preciosos y los óxidos metálicos, el grafeno es considerado un material prometedor para una amplia gama de aplicaciones. En este contexto, en la presente tesis doctoral se describe el empleo de poliestireno como precursor de grafeno, así como su uso para desarrollar un método general de exfoliación y formación de heterouniones con propiedades electrocatalíticas. Además, se describe otros materiales grafíticos, cuyas paredes están constituidas por unas pocas láminas de grafeno. Estos carbonos grafíticos 3D ultramicroporosos son capaces de promover reacciones como la oxidación aeróbica del alcohol bencílico o la ruptura fotocatalítica de la molécula del agua. / [CA] En els últims anys, la química s'ha convertit en una eina essencial en la recerca de solucions a el canvi climàtic i l'escassetat de recursos. En aquest sentit, la catàlisi ha tingut un paper important en el desenvolupament de materials i processos cada vegada més nets i eficients. Donada la assequibilitat i l'abundància de materials a base de carboni en comparació amb els catalitzadors tradicionals com ara els metalls preciosos i els òxids metàl·lics, el grafè és considerat un material prometedor per a una àmplia gamma d'aplicacions. En aquest context, en la present tesi doctoral es descriu l'ús de poliestirè com a precursor de grafè, així com el seu ús per a desenvolupar un mètode general d'exfoliació i formació de heterojuncions amb propietats electrocatalítiques. A més, es descriuen altres materials grafítics, les parets del quals estan constituïdes per unes poques làmines de grafè. Aquests carbonis grafítics 3D ultramicroporosos són capaços de promoure reaccions com l'oxidació aeròbica de l'alcohol benzílic o la ruptura fotocatalítica de la molècula d'aigua. / [EN] In the recent years, chemistry has become a crucial tool in the quest for solutions against climate change and resource scarcity. In this regard, catalysis plays an important role in the development of more efficient and sustainable materials and processes. Given the availability and low cost of carbon-based materials compared to traditional catalysts such as noble metals or metal oxides, graphene is considered a promising candidate for a wide variety of applications. In this context, the present doctoral thesis describes the use of polystyrene not only as graphene precursor but also as exfoliating agent to prepare heterojunctions with electrocatalytic properties. In addition, a general procedure to obtain graphitic materials comprising few layers graphene walls is also described. These ultramicroporous 3D graphitic carbons can promote the aerobic oxidation of benzilic acid or the photocatalytic water splitting reaction. / Rendón Patiño, A. (2021). Materiales a base de grafenos como foto-(electro)catalizadores para la generación de hidrógeno [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172379 / Compendio

[ES] El agua es esencial para la vida. La presente Tesis ha estudiado el uso de ozono y peroximonosulfato como oxidantes en tratamientos de agua para el control de subproductos de desinfección o degradación de contaminantes. La pre-ozonización del agua natural, se consideró como un tratamiento general del agua potable capaz de minimizar la formación de subproductos de la desinfección (DBP). En esta tesis, sin embargo, se ha demostrado que la pre-ozonización de aguas superficiales que contienen cianobacterias comunes, no es un tratamiento adecuado para controlar los DBP basados en cloración (trihalometanos, ácidos haloacéticos, halonitrilos, halocetonas y tricloronitrometano). Los procesos de oxidación avanzada (POAs) basados en ozono y peroximonosulfato se consideran algunas de las tecnologías preferibles para la degradación de contaminantes del agua. Esta tesis ha demostrado que la funcionalización adecuada del carbón activo mediante tratamiento químico da como resultado una funcionalización superficial del carbón con una gran población de grupos funcionales de oxígeno capaces de depositar pequeñas nanopartículas de cobalto. El material resultante exhibe una actividad catalítica para la activación del PMS y la degradación del fenol superior a la mayoría de los estudios previos en este campo. También ha mostrado la posibilidad de desarrollar catalizadores de ozonización libres de metales altamente activos basados en grafito de alta área superficial hidroxilado en los bordes o en nanodiamantes sp2 / sp3 defectuosos. / [CA] L'aigua és essencial per a la vida. La present Tesi ha estudiat l'ús d'ozó i peroximonosulfat com oxidants en tractaments d'aigua per al control de subproductes de desinfecció o degradació de contaminants. La pre-ozonació de l'aigua natural, es va considerar com un tractament general de l'aigua potable capaç de minimitzar la formació de subproductes de la desinfecció (DBP). En aquesta tesi, però, s'ha demostrat que la pre-ozonació d'aigües superficials que contenen cianobacteries comuns, no és un tractament adequat per controlar els DBP basats en cloració (trihalometans, àcids haloacétics, halonitrilos, halocetones i tricloronitrometà). Els processos d'oxidació avançada (POAs) basats en ozó i peroximonosulfat es consideren algunes de les tecnologies preferibles per a la degradació de contaminants de l'aigua. Aquesta tesi ha demostrat que la funcionalització adequada del carbó actiu mitjançant tractament químic dóna com a resultat una funcionalització superficial de l'carbó amb una gran població de grups fun-cionals d'oxigen capaços de dipositar petites nanopartícules de cobalt. El material resultant exhibeix una activitat catalítica per a l'activació del PMS i la degradació del fenol superior a la majoria dels estudis previs en aquest camp. També ha mostrat la possibilitat de desenvolupar catalitzadors d'ozonització lliures de metalls altament actius basats en grafit d'alta àrea superficial hidroxilat en les vores o en nanodiamants sp2 / sp3 defectuosos. / [EN] Water is essential for life. The present Thesis studied the use of ozone and peroxymonosulfate as oxidants in water treatments for disinfection by-products control or pollutant degradation. Pre-ozonation of natural water was considered as a general drinking water treatment able to minimize the formation of DBPs. In this Thesis, however, it has been demonstrated that pre-ozonation of surface water containing common cyanobacteria is not a suitable treatment for controlling chlorination-based DBPs (trihalomethanes, haloacetic acids, haloace-tonitriles, haloketones and trichloronitromethane). AOPs based on ozone and peroxymonosulfate are considered to be some of the preferable technologies for water pollutant degradation. This Thesis has shown that appropriate activated carbon functionalization by chemical treatment results in a surface functionalization with a large population of oxygen functional groups able to deposit small cobalt nanoparticles. The resulting material exhibits a catalytic activity for PMS activation and phenol degradation superior to most of the previous studies in the field. It has also shown the possibility of developing highly active metal-free ozonation catalysts based on edged-hydroxylated high surface area graphite or defective sp2/sp3 nanodiamonds. / Bernat Quesada, F. (2021). Ozone and peroxymonosulfate as oxidants in water treatments for disinfection by-products control or pollutant degradation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174887

[ES] En la actualidad, el elevado consume energético y el aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera han hecho necesaria la búsqueda de nuevas opciones para los procesos actuales. Una respuesta ha sido el aprovechamiento de la radiación solar para producir H2 a partir de la ruptura fotocatalítica del agua o la reducción del CO2 emulando a la naturaleza. Para ello, se propone el uso de materiales basados en carbono, de mayor abundancia y accesibilidad que los metales y óxidos metálicos. Además, un punto a tener en cuenta es la morfología, ya que haciendo uso del denominado "efecto de confinamiento" de los materiales 3D mejora notablemente la capacidad catalítica de los mismos. Es por esto por lo que, en la presente Tesis Doctoral, se ha desarrollado la posibilidad de obtener materiales grafénicos con estructuración tridimensional, presentado microporos en los que tiene lugar dicho efecto de confinamiento. De este modo, estos materiales son capaces de promover tanto la reacción de oxidación de la benzilamina como la reacción fotocatalítica de obtención de H2 a partir de agua y la de reducción de CO2. Concretamente, los materiales se han obtenido, por un lado, mediante el uso de agentes plantilla y la capacidad de recubrimiento de polisacáridos naturales como es el quitosano; y por otro, sin agentes plantilla, aprovechando la estructura de las ciclodextrinas como precursores del grafeno microporoso. Además, estos últimos materiales se han dopado con heteroátomos, en concreto fósforo, para mejorar la actividad fotocatalítica de estos materiales microporosos basados en carbono. / [CA] En l'actualitat, l'elevat consum energètic i l'augment de la concentració de CO2 en l'atmosfera han fet necessària la cerca de noves opcions per als processos actuals. Una resposta ha sigut l'aprofitament de la radiació solar per a produir H2 a partir de la ruptura fotocatalítica de l'aigua o la reducció del CO2 emulant a la naturalesa. Per a això, es proposa l'ús de materials basats en carboni, de major abundància i accessibilitat que els metalls i òxids metàl·lics. A més, un punt a tindre en compte és la morfologia, ja que fent ús del denominat "efecte de confinament" dels materials 3D millora notablement la capacitat catalítica d'aquests. És per això que, en la present Tesi Doctoral, s'ha desenvolupat la possibilitat d'obtindre materials grafénics amb estructuració tridimensional, presentat microporus en els quals té lloc aquest efecte de confinament. D'aquesta manera, aquests materials són capaços de promoure tant la reacció d'oxidació de la benzilamina com la reacció fotocatalítica d'obtenció d'H2 a partir d'aigua i la de reducció de CO2. Concretament, els materials s'han obtingut, d'una banda, mitjançant l'ús d'agents plantilla i la capacitat de recobriment de polisacàrids naturals com és el quitosan; i per un altre, sense agents plantilla, aprofitant l'estructura de les ciclodextrines com a precursors del grafé microporós. A més, aquests últims materials s'han dopat amb heteroàtoms, en concret fòsfor, per a millorar l'activitat fotocatalítica d'aquests materials microporosos basats en carboni. / [EN] Nowadays, the high energy consumption and the increase of the concentration of CO2 in the atmosphere have made it necessary to search for new options for the current processes. One possible answer has been the use of solar radiation to produce H2 from the overall photocatalytic water splitting or the photoreduction of CO2, by emulating nature. In this context, carbon-based materials, which are more abundant and accessible than metals and metal oxides, are proposed as catalysts. In addition, a point to take into account is the morphology, since making use of the so-called "confinement effect" of 3D materials significantly improves their catalytic capacity. This is the reason why, in this Doctoral Thesis, the possibility of obtaining graphene materials with three-dimensional structuring has been developed, presenting micropores in which this confinement effect takes place. In this way, these materials have been able to promote both the oxidation reaction of benzylamine and the photocatalytic reaction of obtaining H2 from water and the reduction of CO2. Specifically, the materials have been obtained, on the one hand, by using template agents and the coating capacity of natural polysaccharides such as chitosan; and on the other hand, without template agents, taking advantage of the structure of cyclodextrins as precursors of microporous graphene. In addition, the latter materials have been doped with heteroatoms, specifically phosphorus, to improve the photocatalytic activity of these carbon-based microporous materials. / El autor agradece el proyecto PID2021-126071OB-C21 financiado por MICINN/AEI /10.13039/501100011033/ a FEDER Una manera de hacer Europa, por la financiación recibida, y al Ministerio por la FPU que me ha permitido desarrollar estos 4 años de trabajo. / García Mulero, A. (2023). 3D Structured Graphenes as (Photo)Catalysts [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192544