La ?-oxidación es un proceso metabólico esencial en las células eucarióticas. Tradicionalmente, esta ruta catabólica ha sido considerada en plantas como la vía principal de degradación de ácidos grasos en las células. Sin embargo, en los últimos años, la ?-oxidación de plantas está siendo objeto de un gran interés científico por su implicación en funciones relacionadas con el desarrollo y la defensa. En este contexto, aunque en estudios bioquímicos previos se había propuesto la participación de reacciones de -oxidación en la biosíntesis de ácido salicílico (SA) y ácido jasmónico (JA), moléculas señalizadoras clave en las respuestas de defensa de plantas frente a patógenos y herida, no se había descrito la implicación de ningún enzima de ?-oxidación hasta la realización de este trabajo. De todos los pasos enzimáticos implicados en esta ruta, la familia de las 3-cetoacil-CoA tiolasas (KAT) son las enzimas y genes menos estudiados. Este trabajo se ha centrado en la caracterización molecular y funcional de los distintos genes que codifican proteínas KAT de Arabidopsis, principalmente del gen KAT2 que codifica la proteína con la función KAT mayoritaria en ?-oxidación en Arabidopsis. Para determinar las posibles funciones del gen KAT2 en procesos relacionados con el desarrollo y con la defensa de las plantas, se generaron plantas transgénicas con pérdida o ganancia de función del gen y otras donde la secuencia promotora de KAT2 se fusionó a genes delatores, las cuales permitieron caracterizar en mayor profundidad el patrón de expresión de este gen en Arabidopsis. Los análisis de expresión realizados demostraron que la herida activa transcripcionalmente genes de -oxidación con un patrón de inducción específico. Concretamente, el gen KAT2 aumentó su expresión a través de una vía de señalización independiente de la señalización mediada por JA y posiblemente dependiente de ácido abcísico. Además, plantas transgénicas con una expresión reducida del gen KAT2 mostrar / Castillo López Del Toro, MC. (2008). Función del gen 3-cetoacil-CoA tiolasa 2 (KAT2) en defensa y desarrollo. Participación de los peroxisomas en las respuestas a herida en Arabidopsis thaliana [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3783 / Palancia

SUMMARY The current doctoral thesis studies the synthesis of Mo-V-Te-containing mixed metal oxides and the characterization of their physico-chemical and catalytic properties for alkanes selective oxidation reactions, such as the oxidative dehydrogenation of ethane and the partial oxidation of propane into acrylic acid. First, the study focuses on the effect of promoters (cations of Ga, Al or Nb) in Mo-V-Te mixed oxide catalysts prepared by hydrothermal synthesis, incorporated by wet impregnation or directly through the synthesis gel. In general, an improvement in the catalytic behavior of promoted Mo-V-Te catalysts for propane partial oxidation to acrylic acid has been observed for all the promoters studied using both incorporation methods. In the case of Ga, the best results have been observed for the impregnation method, which seems to favor the Ga incorporation mainly on the catalyst surface decreasing the density and strength of acid sites responsible for overoxidation reactions. On the other hand, the addition of Ga directly through the synthesis gel leads to its partial incorporation into the crystalline phase responsible for the activation and selective transformation of the alkane, the so-called M1 phase. This incorporation appears to be dependent on the Ga/V ratio in the synthesis gel, due to the competition found between both elements (Ga and V) to occupy similar sites in the M1 structure. Since the occupation preference is for vanadium, the lower the the Ga/V ratio in the synthesis gel, the lower the Ga amount incorporated into the catalysts frame. On the other hand, the addition of cations Al or Nb cations as promoters in Mo-V-Te mixed oxide catalysts, by impregnation method, leads to an improvement of the catalytic behavior for propane partial oxidation to acrylic acid, compared to any of the Mo-V-Te catalysts with Ga incorporated as promoter. The best results have been reached with the Nb-containing catalyst for which either the catalytic activity or the selectivity to acrylic acid are enhanced, while only the selectivity is improved in the case of Al. Those materials have been also tested as catalysts for oxidative dehydrogenation (ODH) of ethane to ethylene. In this case, the differences in the catalytic behavior, among promoted Mo-V-Te catalysts or those and the pristine Mo-V-Te catalyst are not as marked as for propane partial oxidation. This fact is related to the effect of the promoter especially on the acid-base surface properties, and to the different nature of the reaction product in each case, i.e. olefin (for ethane) and unsaturated carboxilic acid (for propane). The formation and stability of the latter more sensitive to changes on the catalyst surface acidity. Finally, a new method has been optimized to develop efficient Mo-V-Te-Nb mixed oxide catalysts for partial alkane oxidation reactions, based on the precipitation by reflux synthesis of the catalyst precursor. The influence of different parameters for the reflux synthesis, such as temperature, time, pH and type of vanadium reactant, have been investigated and optimized in order to favor the formation of the so-called M1 phase, responsible for the activation and selective transformation of the alkane. The catalysts optimized in a short period with this new method show catalytic properties, for either ethane or propane partial oxidation, comparable to those obtained with catalysts after many years of optimization using traditional methods, i.e. hydrothermal and dry-up or co-precipitation methods. Due to the nature of the new method based on reflux synthesis, comprehension on some aspects of the synthesis mechanism of these materials has been advanced / RESUMEN La presente tesis doctoral se centra en el estudio de la síntesis de óxidos mixtos de Mo-V-Te, la caracterización de sus propiedades físico-químicas y su aplicación como catalizadores en reacciones de oxidación selectiva de alcanos, como la deshidrogenación oxidativa de etano a etileno y la oxidación parcial de propano a ácido acrílico. En primer lugar se ha estudiado el efecto de promotores (cationes de Ga, Al ó Nb) en catalizadores de Mo-V-Te preparados por el método hidrotermal, incorporados por impregnación húmeda o en el gel de síntesis. En general, se observa una mejora en el comportamiento catalítico para la oxidación parcial de propano a ácido acrílico sobre todos los catalizadores óxidos de Mo-V-Te modificados con los promotores aquí estudiados, independientemente de las diferencias respecto al método de incorporación empleado. En el caso del Ga, los mejores resultados se han observado por impregnación, así se favorece principalmente la incorporación de Ga en la superficie del catalizador, disminuyendo la densidad y la fortaleza de los centros ácidos, responsables de la descomposición del producto oxigenado de oxidación parcial deseado. Por otro lado, la adición de cationes Ga directamente en gel de síntesis dirige a su incorporación parcial dentro de la estructura cristalina responsable de la activación y transformación selectiva del alcano, conocida con el nombre de fase M1. Esta incorporación ha mostrado una dependencia importante con la relación Ga/V de partida en el gel de síntesis, debido a una competición entre ambos elementos (Ga y V) por ocupar centros de red equivalentes en la estructura de la fase M1. La preferencia de ocupación parece ser para el V, y por tanto, la incorporación de Ga menor cuanto menor es la relación Ga/V en el gel de síntesis. La adición por impregnación de cationes Al ó Nb como promotores en catalizadores Mo-V-Te, dirige a una mejora del comportamiento catalítico de estos materiales para la oxidación parcial de propano a ácido acrílico, superior a la de cualquier catalizador Mo-V-Te con Ga como promotor. Los mejores resultados se han obtenido sobre el catalizador con Nb, para el cual, tanto la actividad catalítica como la selectividad a ácido acrílico aumentan con respecto al catalizador de partida Mo-V-Te-O sin promotor, para el caso del Al únicamente aumenta la selectividad. También se ha evaluado la aplicación de estos materiales como catalizadores para la deshidrogenación oxidativa de etano a etileno. En este caso, las diferencias en el comportamiento catalítico, entre los catalizadores, no son tan acusadas como en el caso de la oxidación parcial de propano. Este hecho está relacionado con el efecto de los promotores sobre las propiedades ácido-base superficiales y a la diferente naturaleza del producto de reacción en cada caso: olefina (para etano) y ácido carboxílico insaturado (para propano). Finalmente, se ha optimizado un nuevo método para desarrollar catalizadores Mo-V-Te-Nb eficientes en reacciones de oxidación parcial de alcanos, basado en la precipitación a reflujo de los precursores catalíticos. Por eso, se ha investigado la influencia de diferentes parámetros de la síntesis a reflujo, como temperatura, tiempo, pH y el tipo de reactivo de vanadio; optimizando la síntesis para favorecer la formación de la fase M1, responsable de la activación y transformación selectiva del alcano. Los catalizadores optimizados mediante este nuevo método alcanzaron propiedades catalíticas, tanta para la DHO de etano como para la oxidación parcial de propano, comparables a las obtenidas con catalizadores optimizados durante años empleando los métodos tradicionales de síntesis: hidrotermal y co-precipitación. Gracias a las características de este método basado en la síntesis a reflujo, hemos podido realizar avances en la comprensión de algunos aspectos del mecanismo de síntesis de estos materiales. / RESUM La present tesi doctoral se centra en l'estudi de la síntesi d'òxids mixtes de Mo-V-Te, la caracterització de les seues propietats fisicoquímiques i la aplicació com catalitzadors en reaccions d'oxidació selectiva d'alcàns, com ara la deshidrogenació oxidativa d'età a etilé i l'oxidació parcial de propà a àcid acrílic. En primer lloc s'ha estudiat l'efecte dels promotors (cations de Ga, Al o Nb) en catalitzadors òxids de Mo-V-Te preparats pel mètode hidrotermal, be incorporats per impregnació humida o directament en el gel de síntesi. En general, s'observa una millora en el comportament catalític per a l'oxidació parcial de propà a àcid acrílic sobre tots els catalitzadors òxids de Mo-V-Te modificats amb els promotors estudiats, independentment de les diferències respecte al mètode d'incorporació empleat. En el cas del Ga, els millors resultats s'han observat pel mètode d'impregnació, el qual pareix afavorir principalment la incorporació de Ga en la superfície del catalitzador, disminuint tant la densitat com la fortalesa dels centres àcids, responsables de la descomposició del producte oxigenat d'oxidació parcial desitjat. D'altra banda, l'addició de cations Ga directament al gel de síntesi dirigix a la seua incorporació parcial dins de l'estructura cristal·lina responsable de l'activació i transformació selectiva de l'alcà, coneguda amb el nom de fase M1. Esta incorporació ha mostrat una dependència important amb la relació Ga/V de partida en el gel de síntesi, a causa d'una competició entre ambdós elements (Ga i V) per ocupar centres de xarxa equivalents en l'estructura de la fase M1. La preferència d'ocupació pareix ser per al V, i per tant, la incorporació de Ga en el catalitzador és menor quant menor és la relació Ga/V en el gel de síntesi. D'altra banda, l'addició per impregnació de cations Al o Nb com a promotors en catalitzadors òxids de Mo-V-Te, dirigix a una millora del comportament catalític d'estos materials per a l'oxidació parcial de propà a àcid acrílic, superior a la de qualsevol catalitzador Mo-V-Te amb Ga com a promotor. Els millors resultats s'han obtingut sobre el catalitzador amb Nb, per al qual, tant l'activitat catalítica com la selectivitat a àcid acrílic augmenten respecte al catalitzador de partida Mo-V-Te-O sense promotor, mentres que per al cas del Al únicament augmenta la selectivitat. També s'ha avaluat l'aplicació d'estos materials com a catalitzadors per a la deshidrogenació oxidativa d'età a etilé. En este cas, les diferències en el comportament catalític no són tan acusades com en el cas de l'oxidació parcial de propà. Este fet està relacionat amb l'efecte dels promotors sobre les propietats àcid-base superficials, especialment, i a la diferent naturalesa del producte de reacció en cada cas: olefina (per a età) i àcid carboxílic insaturat (per a propà). Finalment, s'ha realitzat l'optimització d'un nou mètode per al desenvolupament de catalitzadors òxids de Mo-V-Te-Nb eficients en reaccions d'oxidació parcial d'alcàns, basat en la precipitació a refluxe dels precursors catalítics. Per això, s'ha investigat la influència de diferents paràmetres de la síntesi a reflux, com ara temperatura, temps, pH i el tipus de reactiu de vanadi; optimitzant la síntesi a fi d'afavorir la formació de l'estructura coneguda com a fase M1, responsable de l'activació i transformació selectiva de l'alcà. Els catalitzadors optimitzats amb este nou mètode van aconseguir propietats catalítiques, tant per a la DHO d'età com per a l'oxidació parcial de propà, comparables a les obtingudes amb els catalitzadors optimitzats durant anys emprant els mètodes tradicionals de síntesi: hidrotermal i co-precipitació. Gràcies a les característiques pròpies d'este nou mètode basat en la síntesi a refluxe, hem pogut realitzar avanços en la comprensió d'alguns aspectes del mecanisme de síntesi d'estos materials. / Massó Ramírez, A. (2017). OXIDACIÓN SELECTIVA DE PROPANO Y ETANO EMPLEANDO CATALIZADORES BASADOS EN OXIDOS MULTICOMPONENTES [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90463 / TESIS

Esta tesis de doctorado tuvo como objetivo evaluar la eliminación del antibiótico norfloxacino (NOR) por oxidación electroquímica avanzada (OEA). Se evaluó la influencia de parámetros de operación como la corriente aplicada, la concentración inicial del antibiótico y del electrolito soporte Na_2 SO_4, y el material que compone el ánodo en el proceso de OEA. Además, los diferentes materiales de ánodo se caracterizaron por voltametría cíclica, voltametría de barrido lineal y cronoamperometría. Los resultados mostraron que para electrodos de diamante dopado con boro (Si/DDB) la carga de boro influye en la cantidad de impurezas de carbono-sp2. Cuantas más impurezas de carbono-sp2 mayor es la posibilidad de generar electroquímicamente agentes oxidantes des del electrolito soporte, reduciendo la oxidación de los contaminantes por los radicales hidroxilo (HO^¿), fenómeno que se intensifica para el electrodo de Nb/DDB. Dependiendo de la corriente aplicada, y de la concentración de NOR y Na_2 SO_4, el antibiótico puede ser oxidado por transferencia directa de electrones con las impurezas de carbono-sp2 en la superficie del DDB, por iones persulfato y / o HO^¿. Cuando el reactor opera favoreciendo la generación de HO^¿, la degradación del NOR y la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO) son simultáneas. Por otro lado, en el momento en que el reactor opera favoreciendo la oxidación del NOR por intercambio de electrones con el DDB y por iones persulfato, la degradación del NOR y la reducción de la DQO no son paralelas, conduciendo a la formación de subproductos. Además, esta situación es más acentuada cuando la concentración del Na_2 SO_4 es mayor, actuando como aprisionador de HO^¿ para generar iones persulfato. Pequeñas diferencias en las proporciones de diamante-sp3/sp2-carbono no afectaron significativamente el proceso de OEA. El sustrato soporte de la película de diamante, Si, presentó mejores resultados en la eliminación de DQO que cuando el sustrato es Nb, debido a la diferencia en las razones sp3/sp2. Sin embargo, el proceso de OEA utilizando el Nb presentó un consumo energético 60% menor, lo que puede ser una ventaja tecnológica para la aplicación industrial. Se encontraron diferencias significativas en la degradación del NOR y la eliminación de DQO para electrodos no activos y activos para la reacción de evolución de oxígeno (REO). Los electrodos no activos para la REO obtuvieron una degradación del NOR y la remoción de DQO mucho mayores cuando se comparó con el electrodo activo para REO. La buena correlación entre los valores experimentales de degradación del NOR y los valores teóricos de la predicción a través del modelo matemático puede atribuirse al hecho de que la reacción debe haberse producido primordialmente por radicales hidroxilo y oxidación directa. Además, el modelo matemático podrá auxiliar la planificación experimental del proceso de OEA para oxidar otros contaminantes. Por lo tanto, la elección de los parámetros correctos puede mejorar la eficiencia del proceso electroquímico y evitar la formación de subproductos no deseados. / This doctoral thesis aimed to evaluate the removal of the antibiotic norfloxacin (NOR) by electrochemical advanced oxidation (EAO) process. The influence of operational parameters such as the applied current, the initial concentration of the antibiotic and the supporting electrolyte Na_2 SO_4, and the anode material were evaluated in the EAO process. In addition, the anode materials were characterized by cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry and chronoamperometry. The results showed that, for boron doped diamond electrodes (Si/BDD), the boron load influences in the amount of carbon-sp2 impurities. The more carbon-sp2 impurities, higher was the possibility of electrochemically generating oxidizing agents from the supporting electrolyte, reducing the oxidation of the contaminants by hydroxyl radicals (HO^¿). This phenomenon intensifies for the Nb/BDD electrode. Depending on the applied current, and the concentration of NOR and Na_2 SO_4, the antibiotic can be oxidized by direct electron transfer with the carbon-sp2 impurities on the BDD surface and by persulfate ions and / or HO^¿. When the reactor was operated favoring the HO^¿ generation, NOR degradation and the removal of chemical oxygen demand (COD) were simultaneous. On the other hand, when the reactor was operated favoring the NOR oxidation by direct electron transfer and by persulfate ions, NOR degradation and COD reduction are not parallel, leading to the by-products generation. Besides, this situation was pronounced when the Na_2 SO_4 concentration is higher, acting as HO^¿ scavenger to generate persulfate ions. Small differences in the diamond-sp3/sp2-carbon ratio did not significantly affect the EAO process. The substrate of the diamond film Si when compared to Nb showed better COD removal due to the difference in sp3/sp2 ratios. However, the EAO process using Nb had a lower energy consumption of 60% when compared to Si, which may be a technological advantage for industrial application. Significant differences in NOR degradation and COD removal were found for non-active and active electrodes for the oxygen evolution reaction (OER). Non-active electrodes for OER obtained a higher NOR and COD removal when compared to the active electrode for OER. The good correlation between the experimental values of NOR degradation, and the theoretical one, can be attributed to the fact that, the reaction must have been conducted primarily by HO^¿ and direct oxidation. Besides, the mathematical model may help the experimental planning of the EAO process for oxidation of other contaminants. Therefore, choosing the correct parameters can improve the efficiency of the electrochemical process and prevent the unwanted by-products formation. / Aquesta tesi de doctorat va tenir com a objectiu avaluar l'eliminació de l'antibiòtic "Norfloxacino" (NOR) per oxidació electroquímica avançada (OEA). Es va avaluar la influència de paràmetres d'operació com el corrent aplicat, la concentració inicial de l'antibiòtic i de l'electròlit suport Na_2 SO_4, així com diferents materials anòdics en el procés d' OEA. A més, els diferents materials d'ànode es van caracteritzar mitjançant les tècniques de voltametria cíclica, voltametria de passada lineal i cronoamperometria. Els resultats van mostrar que per a elèctrodes de diamant dopat amb bor (Si/DDB) la càrrega de bor influeix en la quantitat d'impureses de carboni-sp2. Com més impureses de carboni-sp2 més gran és la possibilitat de generar electroquímicament agents oxidants des de l'electròlit suport, de forma que es redueix l'oxidació dels contaminants pels radicals hidroxil (HO^¿), fenomen que s'intensifica per a l'elèctrode de Nb/DDB. En funció del corrent aplicat i de la concentració de NOR i Na_2 SO_4, l'antibiòtic pot ser oxidat per transferència directa d'electrons amb les impureses de carboni-sp2 en la superfície del DDB, per ions persulfat i / o per radicals HO^¿. Quan el reactor opera amb unes condicions que afavoreixen la generació de HO^¿, la degradació del NOR i l'eliminació de la demanda química d'oxigen (DQO) són simultànies. D'altra banda, quan el reactor opera afavorint l'oxidació del NOR per intercanvi directe d'electrons i per ions persulfat, la degradació d'aquest i la reducció de la DQO no són paral·leles, amb la conseqüent formació de subproductes. A més, aquesta situació és més accentuada quan la concentració del Na_2 SO_4 és major, ja que actua com a segrestador de HO^¿ per generar ions persulfat. Xicotetes diferències en les proporcions de carboni-sp3/sp2 no van afectar significativament el procés d' OEA. El substrat de suport de la pel·lícula de diamant de Si va presentar millors resultats en l'eliminació de NOR que quan el substrat és de Nb, a causa de la diferència en el rati de carboni sp3/sp2. No obstant això, el procés d' OEA amb base Nb va presentar un consum energètic 60% menor, el que pot ser un avantatge tecnològic per a la seua posterior aplicació industrial. Es van trobar diferències significatives en la degradació del NOR i l'eliminació de DQO per a elèctrodes no actius i actius per a la reacció d'evolució d'oxigen (REO). Els elèctrodes no actius per a la REO van obtenir una degradació del NOR i una eliminació de DQO molt més gran que quan es va comparar amb l'elèctrode actiu per a la REO. La bona correlació entre els valors experimentals de degradació del NOR i els valors teòrics de la predicció a través del model matemàtic pot atribuir-se al fet que la reacció d'oxidació del NOR s'ha d'haver produït primordialment mitjançant l'atac dels radicals hidroxil i de l'oxidació directa. A més, el model matemàtic servirà de base per a la futura planificació experimental del procés d' OEA per oxidar altres contaminants. Per tant, l'elecció dels paràmetres d'operació correctes pot millorar l'eficiència del procés electroquímic i evitar la formació de subproductes no desitjats. / Wohlmuth Da Silva, S. (2018). TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS CONTAMINADAS COM POLUENTES ORGÂNICOS EMERGENTES UTILIZANDO PROCESSOS AVANÇADOS DE OXIDAÇÃO [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/107958 / TESIS

[ES] En esta tesis se han estudiado la síntesis y aplicación de clústeres y átomos metálicos aislados de Pd y Pt. Clústeres y átomos aislados han sido sintetizados siguiendo nuevas metodologías en disolución, sin utilizar ligandos orgánicos, y soportándolos en materiales metal-orgánico estructurados (MOFs) o polímeros. Después de la síntesis, las pequeñas especies metálicas se han caracterizado con diferentes técnicas, como espectroscopias ultravioleta-visible, de emisión, de absorción de rayos X, análisis atómico de emisión por plasma de inducción acoplado, difracción de rayos X y microscopía. Los clústeres y los átomos aislados se han utilizado como catalizadores en reacciones de acoplamiento C-C, de oxidación de alcoholes y como agentes antitumorales. La síntesis de dímeros de PdII soportados dentro de las cavidades del MOF ha dado lugar a la formación de complejos supramoleculares de coordinación en los canales del MOF (SCCs@MOF). En los SCCs, los dímeros de PdII representan los centros de coordinación, y ligandos de piridina fluorados y no-fluorados son los conectores entre las unidades bimetálicas. Después de la caracterización, los SCCs@MOF se han empleado como catalizadores en reacciones de acoplamiento C-C de ácidos borónicos y/o alquinos y de oxidación de alcoholes alquílicos. Estos catalizadores se comparan con los respectivos homogéneos, como un complejo cíclico de paladio, previamente sintetizado, o el sistema Pd(OAc)2/ligandos. Además, se mostrarán algunos de los pocos ejemplos de reacciones de acoplamiento C-C y de oxidación catalizadas por SCCs. También se ha llevado a cabo la reacción de oxidación de alcohol bencílicos catalizada por átomos aislados de paladio. Estas pequeñas especies fueron preparadas in situ, dando lugar a uno de los primeros ejemplos de átomos aislados en disolución en ausencia de ligandos. Para averiguar la actividad real de los átomos aislados y poder estabilizarlos, se han soportado en un MOF basado en cisteína y se han utilizado en el mismo proceso de oxidación. Por último, se ha desarrollado también la aplicación de los clústeres de Pt en tratamientos antitumorales. Los clústeres se han sintetizado en disolución utilizando un polímero como agente de reducción y una metodología similar ha permitido soportarlos en el mismo polímero. Estos clústeres han presentado resultados positivos en líneas celulares usualmente resistentes al platino. / [CA] En la present tesi doctoral s'ha realitzat un estudi de la síntesi i aplicació de clústers metàl·lics i àtoms aïllats de Pd i Pt com a catalitzadors. Ambdós s'han sintetitzat seguint noves metodologies en dissolució, sense la utilització de lligams i suportant-los en materials metal-orgànic estructurats (MOFs) o polímers. Una vegada sintetitzats, s'ha dut a terme una caracterització minuciosa amb diferents tècniques, com espectroscòpia Ultraviolat-Visible (UV-Vis), d'emissió, d'absorció de raigs X (XAS), d'emissió atòmica per plasma d'acoblament inductiu (ICP-AES), difracció de raigs X i microscòpia. Aquests clústers i àtoms aïllats s'han utilitzat com a catalitzadors en reaccions d'acoblament C-C, en oxidacions d'alcohols i en tractaments antitumorals. Concretament, la síntesi dels dímers de PdII suportats dins de les cavitats del MOF ha donat lloc a la formació de complexos de coordinació supramoleculars dins dels canals del MOF (SCCs@MOF). En els SCCs, els dímers de PdII representen els centres de coordinació, i les diferents unitats bimetàl·liques estan connectades per lligams de piridina fluorats i no fluorats. Després de la seua caracterització, els SCCs@MOF s'han utilitzat com a catalitzadors de reaccions d'acoblament C-C d'àcids borònics i/o alquins i en reaccions d'oxidació d'alcohols alquílics. També s'ha dut a terme la comparació entre els corresponents catalitzadors homogenis, per exemple un complex cíclic de pal·ladi o del sistema Pd(OAc)2/lligams. D'altra banda, mostrem un dels pocs exemples de reaccions d'acoblament C-C i de reaccions d'oxidació catalitzades per SCCs. A més, també es descriu la reacció d'oxidació d'alcohol benzílic catalitzada per àtoms aïllats de Pd. Aquestes espècies menudes es preparen in situ, donant lloc a un dels primers exemples d'àtoms aïllats en dissolució sense lligams. A més a més, per a poder verificar la seua activitat i estabilitzar-los, s'han suportat en MOFs basats amb cisteïna, utilitzant-se en el mateix procés d'oxidació. Finalment, s'ha desenvolupat l'aplicació de clústers de Pt (MCs) en tractaments antitumorals. Aquests clústers s'han preparat en dissolució utilitzant un polímer com agent reductor, i de forma similar s'han suportat en el mateix polímer. Els Pt MCs han donat resultats molt positius en línies cel·lulars que normalment són resistents al Pt. / [EN] The synthesis and application of tal clusters (MCs) and single atoms catalysts (SACs) of Pd and Pt is explored in this Thesis. Both clusters and single atoms were synthesized by following novel ligand-free procedures in solution, or by supporting them on Metal-Organic Frameworks (MOFs) or on polymers. After their synthesis, these entities were deeply characterized by techniques, such as Ultraviolet-Visible (UV-Vis), emission, X-ray Absorption (XAS) spectroscopies, Induced Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES), X-ray Diffraction and microscopy, among others. Finally, MCs or SACs were used as catalyst in homo- or cross-coupling reactions, in alcohol oxidation reactions, and in antitumoral treatments. Especially, the supporting of PdII dimers inside a MOF network allowed the following formation of Supramolecular Coordination Complexes (SCCs) within the MOF channels (SCCs@MOF). In the SCCs, the PdII dimers represent the pivotal centers and different pyridyl ligands, fluorinated and non-fluorinated, embody the linkers between the bimetallic units. After being characterized, the SCCs@MOF were used as catalysts in homocoupling reactions of boronic acids and alkynes, in cross-coupling reactions of alkynes and in alkyl alcohols oxidation. These catalysts were compared with its homogeneous counterparts, i.e., a pre-synthesized Pd metallacycle or the system Pd(OAc)2/ligands. Overall, we show some examples of C-C coupling and oxidation reactions catalyzed by SCCs. Moreover, benzyl alcohols oxidation reaction catalyzed by palladium single atoms is described. The small metal species were prepared in situ, leading to one of the first example of ligand-free single atoms in solution. Afterward, in order to verify the real activity of single atoms and to stabilize them, they were supported inside a cysteine-based MOF and used in the same oxidation process. Finally, the application of Pt clusters (MCs) in antitumoral treatments is portrayed. The clusters were synthesized in solution by using a polymer as reductant and in a similar procedure they were supported on the same polymer, which acted as a reducing agent, but also as a support. The Pt MCs gave also positive results in usually Pt-resistant cell lines. / Greco, R. (2021). Clusters and single atoms of Pd and Pt: Synthesis and applications in catalysis and as antitumoral agents [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171280 / TESIS

[ES] El agua se convirtió en uno de los recursos más escasos de la Tierra. Por eso es necesario desarrollar nuevas tecnologías para el tratamiento adecuado de las aguas residuales urbanas (UWW), permitiendo su reutilización. Múltiples tecnologías han demostrado ser efectivas cuando se aplican individualmente, pero a menudo no se aplican ni se integran en el tratamiento convencional de UWW, lo que resulta en la pérdida de posibles efectos sinérgicos. Por estas razones, la investigación sobre la combinación e integración de estas tecnologías es de suma importancia. Cuando se aplican de esta manera, también se conocen como Tecnologías Integradas Avanzadas. Hecho un trabajo de investigación sobre el rendimiento de una planta piloto de nanofiltración (NF) a escala piloto para UWW, seguido de la aplicación de métodos de tratamiento (químico). Los Procesos de Oxidación Avanzada (AOP), como el proceso (solar) foto-Fenton (SPF), aprovechan el ciclo catalítico del hierro (Fe2+ y Fe3+), la luz UV-vis, junto con un agente oxidante, como el peróxido de hidrógeno (H2O2), produciendo radicales hidroxilo altamente reactivos. Este proceso de foto-Fenton (solar) se aplica a un pH 3, para evitar la precipitación del hierro, o a un pH más alto mediante agentes quelantes, como el ácido etilendiamino-N, N'-disuccínico (EDDS). Los microcontaminantes (MC) usados fueron cafeína, imidacloprid, tiacloprid, carbamazepina y diclofenaco. La preconcentración es un paso esencial antes de aplicar AOP como tratamiento terciario de los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas (EDAR), ya que reduce significativamente el volumen a tratar y, por lo tanto, los costos económicos. El tratamiento de la corriente de concentrado de la NF mediante el proceso de SPF demostró ser efectivo para la eliminación de los MC mencionados anteriormente cuando se utilizó H2O2 como agente de oxidación. Por lo tanto, a una mayor degradación de los MC se adhiere una toxicidad directamente proporcionalmente menor. Las investigaciones incluyen la valorización de los efluentes EDAR mediante la recuperación de amonio, con la eliminación combinada de MC mediante NF y diferentes AOPs, con el fin de producir corrientes de permeado para la fertilización e irrigación directa de cultivos, también conocida como 'fertirrigación'. Esto incluye el proceso de SPF, pero también se combina con procesos de electrooxidación (EO). El SPF fue más efectivo al tratar las corrientes de concentrado de NF a pH circunneutro, con una concentración de MC inferior a 1 mg/L. Las corrientes de concentrado de NF altamente salinas son ideales para ser tratadas mediante procesos de EO, por sus alta conductividad, con un consumo eléctrico significativamente menor con la asistencia solar. La eficiencia de retención de MC por NF y la toxicidad después de los tratamientos con AOP también se evaluaron mediante la determinación de la fitotoxicidad del permeado. Los resultados mostraron que los permeados utilizados para los cultivos (Sorghum saccharatum, Sinapis alba, Lepidium sativum) redujeron la germinación de las semillas. Contrariamente, se observó que la irrigación con los permeados producidos generalmente promovió el desarrollo de las raíces, mientras que el desarrollo de los brotes prosperó solo cuando se usaron permeados que tenían factores de concentración inferiores al factor de concentración 2. Los estudios mostraron que los permeados deberían diluirse primero en un mínimo del 50%, para ser adecuados para la irrigación directa. El trabajo también incluyó la evaluación de una membrana de ultrafiltración (UF) cerámica foto catalítica TiO2-ZrO2 previamente desarrollada. La disminución del flujo puede revertirse cuando se irradia la membrana UF cerámica con luz en un simulador solar. La retención microbiológica de la membrana UF fue determinada utilizando una cepa bacteriana Gram negativa, Pseudomonas aeruginosa y fue capaz de retener consistentemente hasta un orden de magnitud de 1 x 104 UFC/ml. / [CA] L'aigua es va convertir en un dels productes bàsics més escassos de la Terra. Per tant, cal desenvolupar noves tecnologies, com el tractament adequat de les aigües residuals urbanes (UWW) per a la seva reutilització. Múltiples tecnologies avançades es demostren efectives quan s'apliquen únicament. Aquestes tecnologies sovint no s'apliquen ni s'integren en el tractament UWW convencional. Com a resultat, es perd possibles efectes sinèrgics. Per aquests motius, la investigació sobre la combinació i integració d'aquestes noves tecnologies és de la màxima importància. Quan s'apliquen així, aquestes tecnologies combinades també es coneixen i s'indiquen com a Tecnologies Integrades Avançades. Es va realitzar un treball de recerca sobre el rendiment d'una planta de nanofiltració (NF) a escala pilot per a la preconcentració d'UWW, seguida de l'aplicació de mètodes de tractament (químics), per tal de tractar els corrents de concentrat i permeat produïts. Els processos d'oxidació avançats (AOP), com el procés foto-Fenton (solar) (SPF), fan servir el cicle catalític del ferro (Fe2+ i Fe3+), la llum UV-vis, juntament amb un agent oxidant, com el peròxid d'hidrogen (H2O2), produint radicals hidroxil altament reactius i no selectius. Aquest procés SPF s'aplica a pH3, per tal d'evitar la precipitació del ferro, o a pH circumneutral aplicant agents quelants com l'àcid etilendiamina-N, N¿-disuccinic (EDDS). La preconcentració és un pas essencial abans d'aplicar els AOP com a tractament terciari d'efluents d'EDAR, ja que redueix significativament el volum a tractar i, per tant, els costos globals. El tractament del corrent de concentrat del NF mitjançant el procés SPF va demostrar ser eficaç per a l'eliminació de diferents microcontaminants (MC) quan s'utilitzava H2O2 com a agent d'oxidació. Per al qual una degradació de MC més alta s'adhereix a una toxicitat menor directament proporcional. Els seleccionats (MC) van ser cafeïna, imidacloprid, tiacloprid, carbamazepina i diclofenac. Els treballs de recerca posteriors van tractar la valorització dels efluents d'EDAR mitjançant la recuperació d'amoni, amb l'eliminació combinada de MC per NF i diferents AOP avançats, per tal de produir corrents permeats per a la fertilització directa dels cultius i el reg, també anomenats "fertirrigació". Inclou SPF, però també combinat amb processos d'electrooxidació (EO). El SPF va ser més eficaç quan es tractaven corrents de concentrat de NF a pH circumneutral, a una concentració de MC inferior a 1 mg/L, per obtenir una degradació ràpida de MC. Els corrents concentrats de concentrat NF altament salins són ideals per ser tractats mitjançant processos EO, alhora que posseeixen una alta conductivitat, i un menor consum elèctric significatiu per assistència solar. També es va avaluar l'eficiència de retenció de MC per NF i la toxicitat després dels tractaments amb AOP determinant la fitotoxicitat del permeat. Els resultats van mostrar que els permeats podrien reduir la germinació de llavors si s'utilitzaven per a cultius (Sorghum saccharatum, Sinapis alba, Lepidium sativum). Al contrari d'això, es va demostrar que el reg amb els permeats produïts afavoria generalment el desenvolupament de les arrels, mentre que el desenvolupament dels brots només va prosperar quan s'utilitzaven permeats que tenien factors de concentració inferiors a 2. Els estudis de toxicitat van mostrar que els corrents de permeat s'havien de diluir primer amb un mínim del 50% aigua dolça. El treball de recerca realitzat també va incloure l'avaluació d'una membrana d'ultrafiltració ceràmica (UF) fotocatalítica TiO2-ZrO2 desenvolupada prèviament. La disminució del flux es pot revertir quan la membrana fotocatalítica UF va ser irradiada per llum en un simulador solar. La retenció microbiològica de la membrana UF es va determinar mitjançant el desplegament d'una soca bacteriana gramnegativa, Pseudomonas aeruginosa, ser capaç de retenir constantment fins a un ordre de magnitud d'1 x 104 CFU/ml. / [EN] Water turned to be one of Earths scarcest commodities. Therefore, novel technologies need to be developed, as appropriate treatment of produced urban wastewaters (UWWs) for its reuse as irrigation waters or aquifer recharge. Multiple advanced technologies are proven effective when applied solely. These technologies are often not applied or integrated into conventional UWW treatment. Resulting in missing out on potential synergetic effects. For these reasons that research into the combining and integration of these novel technologies is of the utmost importance. When thus applied, these combined technologies are also known and indicated as Advanced Integrated Technologies. Research work was conducted on the performance of a pilot scale nanofiltration (NF) plant for UWW pre-concentration, followed by the application of (chemical) treatment methods, in order to treat the produced concentrate and permeate streams. Advanced Oxidation Processes (AOPs), such as the (solar) photo-Fenton process make use of the catalytic cycle of iron (Fe2+ and Fe3+), UV-vis light, along with an oxidizing agent, such as hydrogen peroxide (H2O2), producing highly reactive and non-selective hydroxyl radicals (¿OH). This (solar) photo-Fenton process is applied at acidic pH3, in order to prevent iron precipitation, or at circumneutral pH by applying chelating agents such as Ethylenediamine-N, N¿-disuccinic acid (EDDS). Preconcentration is an essential step before applying AOPs as tertiary treatment of UWWTP effluents, as it significantly lowers the to be treated volume, and therefore the overall costs. Treating the concentrate stream from the NF by the solar photo-Fenton process showed to be effective for the removal of different microcontaminants (MCs) when H2O2 was used as an oxidation agent. Opposite to that, the application of persulfate and its derived radicals showed lower degradation of the selected MC. For which a higher MC degradation is adhered to a directly proportional lower toxicity. Selected (MCs) were caffeine, imidacloprid, thiacloprid, carbamazepine, and diclofenac. Further research work covered UWWTP effluent valorization by the recovery of ammonium, with combined MC elimination by NF and different advanced AOPs, in order to produce permeate streams for direct crop fertilization and irrigation, also called 'fertigation'. Including solar photo-Fenton, but also combined with electrooxidation (EO) processes. Solar photo-Fenton was most effective when treating NF concentrate streams at circumneutral pH, at MC concentration lower than 1 mg/L, to obtain rapid MC degradation. High saline and concentrated NF concentrate streams are ideal to be treated by EO processes, while possessing high conductivity. Obtaining significant lower electric consumption by solar assistance. MC retention efficiency by NF and toxicity after AOP treatments was also assessed by determining the permeate phytotoxicity. Results showed that permeates could lower seed germination if they would be used for crops (Sorghum saccharatum, Sinapis alba and Lepidium sativum). Contrary to that, it was showed that irrigation with the produced permeates generally promoted root development, while shoot development only thrived when using permeates which had concentration factors lower than 2. Toxicity studies showed that permeate streams should first be diluted with a minimum of 50% fresh water, in order to be suitable for direct crop irrigation in agriculture. Conducted research work also included the assessment of a priorly developed (collaboration with an PhD within MSCA AQUAlity) photocatalytic TiO2-ZrO2 ceramic ultrafiltration (UF) membrane. Flux decline can be reversed when the photocatalytic UF membrane was irradiated by light in a solar simulator. Microbiological retention of the UF membrane was determined by deploying a Gram-negative bacterial strain, Pseudomonas aeruginosa (P. Aeruginosa). It was able to consistently retain till an order of magnitude of 1x10^4 CFU/ml. / This PhD Thesis has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program, the AQUAlity project, under the Marie SkłodowskaCurie grant agreement No 765860. Performing research work at CIEMAT – Plataforma Solar de Almería. / Deemter, RD. (2024). Application of Advanced Integrated Technologies (Membrane and Photo-Oxidation Processes) for the Removal of CECs contained in Urban Wastewater [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203099

La Tesi descriu de manera completa una sèrie de complexos de ruteni amb lligands polipiridílics i lligands auxiliars de tipus fosfina, dmso, nitril o aquo. Es descriuen estudis d'isomerització (cis/trans o coordinació meridional/facial) en complexos mononuclears, a partir de tècniques espectroscòpiques. Els resultats experimentals es corroboren a partir de càlculs DFT. S'han fet també estudis d'activitat catalítica en transferència d'hidrogen per als complexos Ru-fosfina. S'han sintetitzat també complexos dinuclears de ruteni amb el lligand tetradentat Hbpp i s'ha avaluat llur activitat en la catàlisi d'oxidació d'aigua, determinant la importància de la correcta orientació relativa dels centres actius Ru=O. L'heterogeneïtzació dels complexos sobre suports conductors permet avaluar llur activitat en fase heterogènia, millorant respecte el corresponent procés en dissolució. La co-polimerització dels catalitzadors amb espècies de tipus metalocarborà, amb major dilució del catalitzador i minimització de la sobreoxidació, millora notablement els resultats, permetent diverses reutilitzacions. / A number of ruthenium complexes having polypyridilic ligands together with phosphine, dmso, nitrile or aquo ligands are described. Isomerization processes (cis/trans or meridional/facial coordination) are studied for mononuclear complexes through spectroscopic techniques. The experimental results are confirmed by DFT calculations. Catalytic activity in transfer hydrogen reactions have also been evaluated for Ru-phosphine complexes. Dinuclear complexes containing the tetradentate Hbpp ligand have also been synthesized, and their catalytic activity in water oxidation catalysis has been tested, concluding that a right relative orientation of the active Ru=O sites is a key factor. Heterogenisation of catalysts over conducting supports allows evaluating their activity in heterogeneous phase, showing an improvement with regard to systems in solution. The co-polymerization of catalysts with metallocarborane monomers, involving higher catalyst dilution and minimization of sobreoxidation processes noticeably improves the results, also allowing several reutilizations.

Enzymes are high-weight molecules which catalyze most of the metabolic processes in living organisms. Very often, these proteins contain one or more 1st row transition metal ions in their active center (Fe, Cu, Co, Mn, Zn, etc.), and are known as metalloenzymes or metalloproteins. Among these, metalloenzymes that activate molecular oxygen and use it as terminal oxidant stand out because of the wide range of catalyzed reactions and their exquisite selectivity. In this PhD dissertation we develop low-weight synthetic bioinspired complexes that can mimic structural and/or functional features of the active center of oxigenases. In the first part, we describe the use of unsymmetric dinuclear Cu complexes which are capable of performing the oxidation of phenols and phenolates in a analogous manner of the tyrosinase protein. In the second part, we describe the use of mononuclear manganese complexes in the oxidation of alcanes and alquenes. / Els enzims són molècules d’elevat pes molecular que catalitzen la majoria de processos metabòlics en els éssers vius. Sovint aquestes proteïnes contenen un o diversos ions metàl•lics de la 1a sèrie de transició en el seu centre actiu (Fe, Cu, Co, Mn, Zn, etc.), essent anomenats metal•loenzims o metal•loproteïnes. D’aquests, els metal•loenzims que activen la molècula d’oxigen i l’utilitzen com a oxidant ressalten per la varietat de reaccions catalitzades i la seva exquisida selectivitat. En aquesta tesi doctoral, desenvolupem complexos de baix pes molecular que puguin mimetitzar estructural i/o funcionalment els centres actius de les oxigenases. En una primera part, es descriu la utilització de complexos assimètrics dinuclears de Cu capaços de dur a terme l'oxidació de fenols i fenolats de manera similar a la proteïna tirosinasa. En una segona part, es descriu l'ús de complexos mononuclears de manganès per a l'oxidació d'alcans i alquens.

The catalytic asymmetric oxidation of alkenes has special interest from both industrial and academic points of view. For this reason, catalysts able to perform these reactions in a faster and more effective manner have been developed along the latest years. This thesis describes the synthesis of new N-donor ligands (one bidentate, one bridging tetradentate and a family of spiro tetradentate), some of them chiral. The coordination of these ligands to different manganese salts is also described, giving mono-, bi- and pentanuclear complexes that have been fully characterized through structural, spectroscopic, electrochemical and magnetic techniques, using in some cases computational calculations. All complexes have been evaluated as catalysts for the epoxidation of aromatic and aliphatic alkenes. The effect of additives and ionic liquids in the catalytic media has also been studied, giving in general better results and allowing the catalyst reusability. Finally, the nature of some intermediate catalytic species was investigated. / Les reaccions catalítiques d'oxidació asimètrica d'alquens tenen una gran importància tant des d'un punt de vista acadèmic com industrial. Per aquest motiu en els darrers anys s'han desenvolupat catalitzadors capaços de portar a terme aquestes reaccions d'una forma més ràpida i eficaç. En aquesta tesi es descriu la síntesi de nous lligands N-donors (un bidentat, un tetradentat pont i una família de tetradentats spiro), alguns d'ells quirals. S'ha estudiat la coordinació d'aquests lligands a diferents sals de manganès generant complexos mono-, di- o pentanuclears que s'han caracteritzat exhaustivament mitjançant tècniques estructurals, espectroscòpiques, electroquímiques i magnètiques, utilitzant en alguns casos mètodes computacionals. S'ha avaluat l'activitat catalítica dels complexos en l'epoxidació d'alquens aromàtics i alifàtics i s'ha estudiat l'efecte que tenen els additius i líquids iònics en el medi catalític, que han portat generalment a millors resultats i han permès la reutilització del catalitzador. Finalment s'ha estudiat la naturalesa d'alguns intermedis catalítics.

This thesis is organized in seven independent chapters: I) a description of the structure and reactivity of the metalloproteins of copper and iron which deal with the oxygen processing into living organisms; II) an study of the catalytic ability of different copper(I) complexes to activate H2O2 or tBuOOH; III) a mechanistic study on the Gif systems; IV) a study of the catalytic ability of FEpy4Cl2 to perform the catalytic oxidation of aromatic amines using H2O2 or tBuOOH as an oxidant; V) a mechanistic sudy of the reaction mechanism between LCu(I) and O2 in acetone, L = tris[4-tButyl(2-methylpyridil)] amine; VI) synthesis, structure and characterization of dinuclear zinc and cooper complexes, using hexaazamacrociclic ligands; VII) conclusions / Tesis organitzada en set capítols independents: I) activació d’O2, HOOH i t-BuOOH amb complexos de Cu i Fe per a l’oxidació de substrats orgànics i inorgànics; II) activació de dioxigen catalitzada per Cu(I) per a l’oxidació de substrats orgànics amb condicions suaus; III) la funcionalització d’hidrocarburs saturats. Noves evidències del paper de l’enllaç Fe-C en Química Gif; IV) transformació d’amines aromàtiques amb HOOH catalitzada amb Fepy4CI2+; V) mecanisme de reacció de LCu(I)CIO4, L = tris[(3-t-butil)-piridil] amina, amb oxigen en acetona; VI) complexos dinuclears de Cu i Zn amb lligands hexaazamacrocíclics

La presente tesis doctoral muestra un estudio sobre la síntesis y caracterización de bronces basados en óxidos metálicos de Mo y V, para ser empelados como catalizadores en reacciones de oxidación parcial de hidrocarburos de cadena corta (C2-C4), en especial para la oxidación de propano a ácido acrílico. Mediante síntesis hidrotermal se han preparado óxidos ternarios Mo-V-X (X= diferentes metales), obteniendo catalizadores activos y selectivos en la oxidación de propano a ácido acrílico únicamente en el caso de los materiales con Sb ó Te. Posteriormente, se ha estudiado la influencia de parámetros de síntesis y la incorporación de promotores en las propiedades catalíticas de estos materiales. Cabe destacar que tanto presencia de agentes reductores y/o la incorporación de promotores en el gel de síntesis (niobio o metales alcalinos), como las características de los procedimientos de activación o la modificación de los catalizadores mediante tratamientos post-síntesis (incorporación selectiva de promotores o tratamiento con disoluciones acuosas de agua oxigenada), pueden mejorar sustancialmente las propiedades catalíticas de estos materiales. Las propiedades químico-físicas de los materiales obtenidos se han determinado mediante el empleo combinado de diversas técnicas espectroscópicas (XPS, EPR y XAS), DRX, microscopía electrónica (SEM/TEM), análisis de las características ácidas (TPD-NH3), etc. Comparando los resultados catalíticos y de caracterización se ha conseguido establecer aspectos clave de la síntesis y modificación de estos materiales, lo cual nos ha permitido desarrollar nuevos materiales que, aún manteniendo la misma estructura cristalina básica, presentan mejoras sustanciales en las propiedades catalíticas. Así, se han conseguido obtener catalizadores con rendimientos catalíticos muy superiores a los obtenidos con los catalizadores ternarios de partida, tanto para la oxidación de propano a ácido acrílico como para la deshidrogenación oxidativa de etano. / Ivars Barceló, F. (2010). Oxidación selectiva de hidrocarburos ligeros sobre catalizadores basados en óxidos metálicos mixtos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11074 / Palancia