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RESUMEN | El agua utilizada en acuicultura debe presentar excelente calidad microbiológica, de manera que garantice el éxito de la producción. En esta industria se utilizan frecuentemente algunos métodos de tratamientos microbicidas tales como filtración, cloración, luz UV, etc., que además de ser costosos, pueden generar compuestos tóxicos. En orden de buscar métodos alternativos para el tratamiento de agua para uso acuícola, la presente investigación evaluó las bondades de la fotolisis directa y la fotocatálisis heterogénea con nanopartículas de dióxido de titanio (FH-NPTiO2) con la finalidad de cultivar microalgas y rotíferos a baja escala. Una reducción significativa fue observada en el crecimiento de mesófilos aerobios totales y hongos en el agua de mar tratada con FH-NPTiO2, en comparación a la fotolisis directa. La calidad del agua tratada con FH-TiO2 permitió crecimiento de la microalga Tetraselmis chuii y del rotífero Brachionus plicatilis (alimentados con T. chuii), similar al cultivo en agua filtrada y esterilizada con UV. Cuarenta y ocho horas fue el tiempo de desinfección efectivo (TDE) para el agua tratada con FH-NPTiO2. Los resultados demuestran que la FH-NPTiO2 es una tecnología que puede aportar soluciones innovadoras en el tratamiento del agua para la acuicultura. ABSTRACT | The water used in aquaculture requires an excellent microbiological quality, in order to guarantee a successful production. Some methods of treatment such as filtration, chlorination, UV- light among others, are frequently used in the aquaculture industry, which are expensive and may generate toxic compounds. In order to search for alternative methods to treat water for aquaculture purpose, this study evaluated the benefits of direct photolysis and heterogeneous photocatalysis with nanoparticles of titanium dioxide (HP-NPTiO2) in order to cultivate microalgae and rotifers on a low scale. A significant reduction in total aerobic mesophiles and fungi growth was observed in HP-NPTiO2 treated seawater, in comparison with direct photolysis. The quality of seawater treated with HP-NPTiO2 allowed the growth of Tetraselmis chuii (microalgae) and B. plicatilis (rotifer) fed with T. chuii, similar to the culture in filtered and UV-sterilized water (control). Forty-eight hours was the effective disinfection time (EDT) for the water treated with FH-NPTiO2. The results showed that HP-NPTiO2 is a technology which may provide innovative solutions in water treatment for aquaculture.

[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.

En el presente trabajo de grado se determinaron las propiedades estructurales y electrónicas de superficie de dióxido de titanio (TiO2), con adición de impureza de cerio (Ce). Para ello, se realizaron simulaciones de primeros principios en el marco de la teoría de la funcional de la densidad (density functional theory, DFT) aplicando el método de pseudopotencial, implementado en el paquete computacional Quantum ESPRESSO. Para la interacción electrón–electrón se utilizó la aproximación de gradiente generalizado (Generalized Gradient Approximation: GGA) en la parametrización de Perdew - Burke - Ernzerhof (PBE) y se tuvo en cuenta la corrección de hubbard (U) para los átomos de titanio. Inicialmente, se optimizaron los parámetros estructurales; en esta instancia se determinó la energía del estado base de la superficie limpia y de la superficie dopada. Entre los resultados encontrados se evidencio el carácter semiconductor del TiO2 a partir de cálculos de la densidad de estados, además se pude determinar que al introducir un átomo de cerio en la superficie del dióxido de titanio podría proporcionar mayor actividad fotocatálitica en la degradación de contaminantes, reducir la banda de energía, brindando mejor aprovechamiento del espectro visible. 1. Agradecimientos 1 2. Resumen 2 3. Introducción 3 4. Marco Teórico 5 4.1 Dióxido de titanio TiO2 ................................... 5 4.2 Características de la estructura del TiO2 ......................... 6 4.3 Fotocatálisis heterogénea .................................. 6 4.4 TiO2 como fotocatalizador ................................. 7 4.5 Impurifcación (dopaje) del dióxido de titanio ...................... 8 4.6 Teoría de la funcional de la densidad (DFT) ...................... 10 4.7 El problema general ..................................... 11 4.8 El Problema electrónico ................................... 11 4.9 La aproximación de Born–Oppenheimer ......................... 12 4.10 La propuesta de Hohenberg y Kohn ............................ 12 4.11 Las ecuaciones de KOHN–SHAM ............................. 14 4.12 Aproximación de densidad local (LDA) ......................... 16 4.13 Aproximación de gradiente generalizado (GGA) .................... 17 4.14 Pseudopotenciales ...................................... 17 4.15 Pseudopotenciales que conservan la norma ....................... 18 4.16 Pseudopotenciales ultra suaves ............................... 18 5. Resultados y análisis 20 5.1 Detalles computacionales .................................. 20 5.2 Cálculos de optimización para propiedades de estructura ............... 20 5.3 Estudio de convergencia de los puntos K ........................ 21 5.4 Estudio de vacío ....................................... 22 5.5 Estudio de capas ....................................... 22 5.6 Propiedades estructurales de superficies de TiO2 .................... 22 5.7 Propiedades electrónicas de superficies de TiO2 ..................... 24 5.8 Estructura de bandas y DOS ................................ 24 5.9 Propiedades estructurales de la superficie de TiO2 dopada con cerio (Ce) ......... 25 5.10 Propiedades electrónicas de la superficie de TiO2 dopada con cerio................ 27 6 Conclusiones 29 Referencias 30 Pregrado Físico(a) Trabajos de Investigación y/o Extensión

ilustraciones, diagramas Los efluentes de decapado de la industria de galvanizado por inmersión en caliente son altamente peligrosos y de difícil tratamiento debido a la concentración de ácido clorhídrico alrededor de 10% y contenido de metales pesados disueltos de Fe (~140g/L) y de Zn (~160g/L). Mediante a la técnica de coprecipitación química estos efluentes pueden ser aprovechados para la síntesis de partículas. En este trabajo investigativo se logra la obtención de partículas de óxido de hierro-zinc a partir de efluentes decapado oxidado de la industria de galvanizado en caliente; la oxidación del efluente se realiza con KMnO4 0,5 M o H2O2 13%, posteriormente se utiliza H2C2O4 como agente precipitante a 1 M, 1,5 M y 2 M. Los precipitados se calcinaron bajo atmósfera de aire, y se obtuvieron principalmente micro y nanopartículas de los óxidos de ferrita de zinc y oxido de zinc en proporciones similares que varían en un rango entre 30 y 40% p/p para cada uno de los compuestos metálicos presentes. Se encontró, que el Band-Gap obtenido en todas las síntesis fue alrededor de 1.2-1.4 eV, dichos valores están por debajo del rango reportado (1.9 Ev) en la literatura para este tipo materiales, siendo de gran interés para aplicaciones fotocatalíticas; por último, se evalúa su capacidad como fotocatalizador para la degradación de colorantes, obtenido un porcentaje de remoción del color en la solución mayor al 92% en el 91,6% de las muestras sintetizadas en presencia de un sistema de radiación UV-vis. (Texto tomado de la fuente) Pickling effluents from the hot-dip galvanizing industry are highly dangerous and difficult to treat due to the concentration of hydrochloric acid around 10% and the content of dissolved heavy metals of Fe (~140g/L) and Zn. (~160g/L). Through a chemical coprecipitation technique, these effluents can be used for the synthesis of particles. In this investigative work, we are able to obtain iron-zinc oxide particles from oxidized pickling effluents from the hot-dip galvanizing industry; different materials were synthesized by coprecipitation using 0.5 M KMnO4 or 13% H2O2 as oxidizing agents of the pickling solution and different concentrations of H2C2O4 as precipitating agent (1 M, 1.5 M and 2 M). The precipitates were calcined under an air atmosphere, and mainly micro and nanoparticles of zinc ferrite oxides and zinc oxide were acquired in similar proportions that vary in a range between 30 and 40% w/w for each of the metal compounds. It was found that the band Gap obtained in all the syntheses was around 1.2-1.4 eV, these values are below the reported range (1.9 Ev) in the literature for this type of materials, being of great interest for photocatalytic applications; they are evaluated as a photocatalyst for the degradation of dyes, obtaining a color removal percentage in the solution greater than 92% in 91.6% of the synthesized samples in the presence of a UV-vis radiation system. Maestría Magíster en Ingeniería - Materiales y Procesos Valorización de residuos y Tratamiento de efluentes Área Curricular de Materiales y Nanotecnología

La fotocatálisis se presenta como una metodología prometedora para la remediación de la contaminación atmosférica de gases NOx en las zonas urbanas. En la búsqueda de nuevos materiales fotocatalíticos DeNOx alternativos al TiO2, los hidróxidos dobles laminares se muestran como una alternativa interesante. Dada la gran versatilidad que presenta su estructura, estos materiales pueden ser diseñados para obtener un mayor aprovechamiento de la radiación solar. En este contexto, la presente tesis doctoral se ha centrado en dos ámbitos: 1) el diseño de hidróxidos dobles laminares con propiedades fotocatalíticas DeNOx mejoradas y 2) La aplicación de estos compuestos, como aditivo fotocatalítico DeNOx, en materiales de construcción para su potencial uso en tareas de descontaminación atmosférica en zonas urbanas. Photocatalysis is presented as a promising methodology for the remediation of NOx air pollution in urban areas. In the search for new DeNOx photocatalytic materials as an alternative to TiO2, layered double hydroxides (LDHs) are an interesting alternative. Given the great versatility of their structure, these materials can be designed for better harvesting of solar spectrum radiation. In this context, the present doctoral thesis has focused on two scopes: 1) the design of layered double hydroxides with improved DeNOx photocatalytic properties and 2) the application of these compounds, as a DeNOx photocatalytic additive, in construction materials for their potential use in atmospheric decontamination tasks in urban areas.

Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Química Física Aplicada. Fecha de Lectura: 16-12-2022, La realización de este trabajo ha sido posible gracias al apoyo económico del Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) a través del proyecto CTQ2016-78576-R, a la Agencia Estatal de Investigación (AEI) por el proyecto PID2019-106186RB-I00/AEI/10.13039/501100011033 y a la concesión de un contrato de Formación de Personal Investigador (FPI) del MINECO (Referencia BES-2017- 082613)

Currently, conventional wastewater treatment processes are unable to remove certain pollutants, such as contaminants of emerging concern, considered an environmental problem. In this way, there is a growing search for new alternatives to effluent treatments, in order to remove these pollutants, including caffeine, which is present in different foods, being found in water for human consumption. Heterogeneous photocatalysis, an advanced oxidation process, is an efficient alternative for the removal of these substances. In this context, the present work aimed to develop metal-doped ZnO catalysts and study their performance in the photocatalytic degradation reaction of caffeine. The addition of metals to the catalyst improves its properties, especially its absorption capacity in the visible region. First, the commercial ZnO catalyst was tested in the photocatalytic removal of caffeine under UV radiation, being determined, through an experimental design, the best experimental conditions, in which 96.88% of caffeine degradation was reached. Subsequently, commercial ZnO was doped with silver (Ag), nickel (Ni) and copper (Cu), and these synthesized catalysts were characterized by means of specific surface area analysis, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy and fluorescence of X ray. Finally, the performance of the synthesized catalysts was evaluated in the photocatalytic degradation reaction of caffeine, under the best experimental conditions under visible radiation. The catalyst with the addition of 8% of Ag by weight, was the one that obtained the best performance in the photocatalytic removal of caffeine, reaching a degradation of 87.47%. Actualmente, los procesos convencionales de tratamiento de aguas residuales no pueden eliminar ciertos contaminantes, como los contaminantes de preocupación emergente, considerados un problema ambiental. De esta forma, existe una creciente búsqueda de nuevas alternativas al tratamiento de efluentes, con el fin de eliminar estos contaminantes, entre ellos la cafeína, presente en diferentes alimentos, encontrándose en el agua de consumo humano. La fotocatálisis heterogénea, un proceso de oxidación avanzada, es una alternativa eficiente para la eliminación de estas sustancias. En este contexto, el presente trabajo tuvo como objetivo desarrollar catalizadores de ZnO dopados con metales y estudiar su desempeño en la reacción de degradación fotocatalítica de la cafeína. La adición de metales al catalizador mejora sus propiedades, especialmente su capacidad de absorción en la región visible. En primer lugar, se probó el catalizador comercial de ZnO en la remoción fotocatalítica de cafeína bajo radiación UV, determinándose, mediante un diseño experimental, las mejores condiciones experimentales, en las que se alcanzó el 96,88% de degradación de cafeína. Posteriormente, el ZnO comercial fue dopado con plata (Ag), níquel (Ni) y cobre (Cu), y estos catalizadores sintetizados fueron caracterizados mediante análisis de área superficial específica, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía infrarroja y fluorescencia de rayos X. Finalmente, se evaluó el desempeño de los catalizadores sintetizados en la reacción de degradación fotocatalítica de la cafeína, en las mejores condiciones experimentales bajo radiación visible. El catalizador con la adición de 8% de Ag en peso, fue el que mejor desempeño obtuvo en la remoción fotocatalítica de cafeína, alcanzando una degradación de 87.47%. Atualmente, os processos convencionais de tratamento de efluentes não conseguem remover certos poluentes, como os contaminantes de preocupação emergente, considerados um problema ambiental. Desta maneira, há uma crescente busca por novas alternativas aos tratamentos de efluentes, a fim de remover estes poluentes, entre eles a cafeína, que está presente em diferentes alimentos, sendo encontrada nas águas para o consumo humano. A fotocatálise heterogênea, um processo avançado de oxidação, mostra-se uma alternativa eficiente para remoção destas substâncias. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver catalisadores de ZnO dopados com metais e estudar o seu desempenho na reação de degradação fotocatalítica da cafeína. A adição de metais no catalisador melhora as suas propriedades, principalmente a sua capacidade de absorção na região do visível. Primeiramente, o catalisador ZnO comercial foi testado na remoção fotocatalítica de cafeína sob radiação UV, sendo determinadas, por meio de um planejamento experimental, as melhores condições experimentais, nas quais foi alcançado 96,88% de degradação da cafeína. Na sequência, o ZnO comercial foi dopado com prata (Ag), níquel (Ni) e cobre (Cu), e estes catalisadores sintetizados foram caracterizados por meios das análises de área superficial específica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia no infravermelho e fluorescência de raios-X. Por fim, o desempenho dos catalisadores sintetizados foi avaliado na reação de degradação fotocatalítica da cafeína, nas melhores condições experimentais sob radiação visível. O catalisador com a adição de 8% de Ag em peso, foi o que obteve o melhor desempenho na remoção fotocatalítica de cafeína, atingindo uma degradação de 87,47%.

[ES] El correspondiente trabajo de final de máster va a consistir en la síntesis de nanopartículas semiconductoras basadas en perovskitas, que sean libres de plomo o con metales menos tóxicos. Dado que las estructuras de perovskitas que presentan alta eficiencia energética y amplio interés en el área de optoelectrónica son del tipo APbX3 (A: catión orgánico y X haluros Cl,Br,I), se pretende reducir el contenido de cationes que puedan ser contaminante para el medioambiente. Por tanto, el objetivo principal es obtener perovskitas libres de plomo, como Cs3Sb2Br9 realizar su caracterización morfológica y estudiar sus propiedades ópticas. Se abordará el posible dopaje de dichas estructuras mediante la introducción de iones lantánidos en la red cristalina y el efecto sobre sus propiedades emisivas, [EN] The use of APbX3-type perovskite halide semiconductor materials (A: organic or inorganic cation and X halides Cl-, Br-, I-) became very popular in photovoltaics and LED¿s technology, due to their excellent optoelectronic properties. However, there are some limitations related to: i) their stability against external factors such as humidity, temperature or light and ii) the presence of heavy metals that can be environmentally dangerous. Therefore, the aim of this Master's thesis is to address the preparation of lead-free perovskite nanocrystals, Cs3Sb2Br9, and to evaluate new applications related to their photocatalytic properties for the degradation of organic pollutants. For this purpose, the optimization of the synthetic parameters of the nanocrystals will be carried out, followed by the characterization of the material by absorption spectroscopy, X-ray diffraction, and electron microscopy. Their photocatalytic properties will be studied for the degradation of model dyes using visible light.

El abastecimiento de agua potable no es equitativo para la población mundial y este problema empeora debido al crecimiento poblacional, a la contaminación, al calentamiento global y a un inadecuado tratamiento de potabilización. Costa Rica tiene una red hídrica capaz de abastecer de agua potable a la mayoría de los habitantes, sin embargo, algunas regiones presentan problemas en el suministro de agua. Algunos de los principales inconvenientes son la presencia de contaminantes químicos y microorganismos, además que la cloración como método de tratamiento podría ser ineficiente si no se eliminan todos los potenciales agentes patógenos. Existen varios procesos para la degradación de sustancias presentes en el agua. Entre éstos, la oxidación avanzada promete ser uno de los métodos más efectivos en el saneamiento. El tratamiento propuesto en este trabajo utiliza el óxido de titanio (IV) bajo radiación ultravioleta el cual produce mineralización de contaminantes y la formación de subproductos inocuos, de forma económica y amigable con el ambiente. En este trabajo se utilizó el cemento Portland dopado con nanopartículas de TiO2 para la elaboración de cemento fotocatalítico, el cual inactivó las bacterias: Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli a los 45 minutos de radiación con lámpara ultravioleta. La geometría rectangular en los moldes del cemento fotocatalítico son los que proporcionaron mejores resultados. Se cuantificó la fotodegradación de la rodamina B y del azul de metileno al medir los cambios en la absorbancia posterior al contacto con los moldes del cemento fotocatalítico a diferentes tiempos. La mayor degradación de la rodamina B se observó a los 60 minutos de exposición con cemento fotocatalítico compuesto con 5 % en masa de TiO2 irradiado con lámpara UV. Los resultados obtenidos con el azul de metileno mostraron un comportamiento diferente debido a una posible interacción del cemento portland con el indicador. UCR::Vicerrectoría de Investigación::Sistema de Estudios de Posgrado::Ciencias Básicas::Maestría Profesional en Química Industrial

[ES] La escasez de agua y la contaminación de grandes cuerpos hídricos por sustancias emergentes justifican la necesidad de desarrollar nuevos métodos de tratamiento de aguas. En los últimos años, procesos de oxidación avanzada como el Fenton han sido empleados para tratar este tipo de aguas. Los ensayos Fenton han sido comúnmente realizados empleando peróxido de hidrógeno y hierro, sin embargo, las limitaciones de este sistema motivan a la investigación de nuevos catalizadores para estos procesos los cuales sean capaces de mejorar los resultados y ampliar el rango de trabajo. A lo largo de este proyecto se ha estudiado la capacidad de cobre como ion catalizador para tratar aguas con alta presencia de cloruros. La actividad catalítica del cobre fue estudiada para procesos tipo Fenton y foto-Fenton. Se ha estudiado el efecto de la concentración de sal y del pH en el sistema. Además, se han utilizado distintas fuentes de iones de cobre, inclusive aguas industriales con alta presencia de los mismos. Los mejores resultados fueron obtenidos a pHs cercanos al neutro y con altas concentraciones de cloruros, siendo el mejor resultado el alcanzado con sal en concentraciones marinas a un pH de 6,68. Pese a haber estudiado las aguas residuales de empresa con alta presencia de este metal como fuente de cobre, los resultados obtenidos no satisfacen los requisitos para una posible aplicación industrial ya que estas contenían otros componentes aparte del cobre. El precio del tratamiento por metro cúbico obtenido puede ser competitivo para tratar aquellas aguas que no pueden ser tratadas siguiendo los métodos tradicionales., [EN] In the last years, the shortage of fresh water and the contamination of hydric resources by emergent pollutants justify the necessity of developing new wastewater treatments. Recently, advanced oxidation processes like Fenton have been used for treating this type of water. However, its limitations enforce the investigation of new catalysts, which improve the results and expand the range of possible industrial applications. In this project, it has been studied the ability of copper to work as a catalyst in the treatment of wastewater with a high concentration of chlorides. The catalytic activity has been tested in Fenton and foto-Fenton-like processes. Along the experiments, research was done about the system's chloride concentration and pH effect. In addition, several sources of copper ions have been tested, even industrial wastewater with a high presence of this ion. Best results were achieved at near-neutral pH and a high concentration of chlorides, and the best degradation in the Fenton process was achieved at a pH of 6,68 with sea salt concentration. The results of using industrial wastewater as a source of copper were not high enough for its industrial applications due to the presence in the water of other components besides copper. The treatment price per cubic meter obtained is competitive to treat the water that cannot be treated using traditional methods.

En la meva tesis doctoral hem pres els anions dithiocarbamat i xantat com a organocatalitzadors per generar radicals sota condicions fotocatalítiques. Aquesta nova classe de catalitzadors ens ha sorprès en utilitzar mecanismes distinctius i complementaris als anteriorment descrits per activar diferents substractes de forma radicalaria. Particularment, l'alta nucleofilitat del nostre catalitzador ditiocarbamat ens ha permès generar radicals intermedis des de (pseudo)halurs d'alquil comercials a través d'un mecanisme tipus SN2. Posteriorment, aquests radicals han sigut acoplats amb enolats de silil èter aconseguint la formació de cetones á-alquilades. La nostra nova metodologia, que funciona en condicions suaus i tolera una gran varietat de grups funcionals, ens ha permès instal·lar substituents que no són possibles d'obtindre amb metodologies aniòniques més clàssiques. A més a més, sota aquestes noves condicions, el procediment permet l'ús d'un nou catalitzador d'amina que posteriorment ha estat utilitzat de forma efectiva per fer de forma enantioselectiva l'alquilació de cetones cícliques. activar una varietat de precursors radicalaris i generar aquests radicals de forma fotocatalítica amb energia fotònica de baixa intensitat. Aquestes noves estratègies catalítiques aporten noves tècniques molt útils al camp de la química orgànica sintètica. En mis estudios de doctorado hemos usado los aniones ditiocarbamato y xantato como organocatalizadores para la generación de radicales en condiciones fotoquímicas. Curiosamente, esta nueva clase de catalizadores podría utilizar mecanismos distintos y complementarios para activar diferentes sustratos hacia la formación de radicales. En particular, la alta nucleofilidad de nuestro catalizador de ditiocarbamato nos permitió generar intermediarios de capa abierta a partir de (pseudo) haluros de alquilo fácilmente disponibles vía SN2. Los radicales resultantes han sido atrapados por silil enol éteres para liberar cetonas á-alquiladas. Las condiciones de reacción suaves del método y la tolerancia del grupo funcional nos permitieron instalar, en la posición á de las cetonas, restos no compatibles con los procesos aniónicos clásicos. Además, las condiciones redox neutrales de este proceso lo hicieron tolerante a un catalizador de amina a base de cinchona, que se utilizó para desarrollar un protocolo efectivo para la alquilación asimétrica de cetonas cíclicas. Por otro lado, la alta donicidad de electrones de los donantes de ditiocarbamato y xantogenato se ha explotado para activar el precursor de radicales activos redox a través de un colector complejo aceptor de donantes de electrones (EDA) catalítico. En conclusión, se ha demostrado que los aniones ditiocarbamato y xantato son una clase versátil de organocatalizadores útiles para activar una variedad de precursores de radicales y generar intermediarios de capa abierta bajo fotoirradiación con fotones de baja energía. Las estrategias catalíticas desarrolladas pueden enriquecer las herramientas disponibles en química orgánica sintética. In my doctoral studies, I have exploited dithiocarbamate and xanthate anions as organocatalysts for the generation of radicals under photochemical conditions. Interestingly, this new class of catalysts could use distinct and complementary mechanisms to activate different substrates towards radical formation. In particular, the high nucleophilicity of our dithiocarbamate catalyst allowed us to generate open-shell intermediates from readily available alkyl (pseudo)halides through an SN2 pathway. The ensuing radicals have been trapped by silyl enol ethers to deliver á-alkylated ketones. The method's mild reaction conditions and functional group tolerance allowed us to install, at the ketones' á-position, moieties not compatible with classical anionic processes. In addition, the redox neutral conditions of this process made it tolerant of a cinchona-based amine catalyst, which was used to develop an effective protocol for the asymmetric alkylation of cyclic ketones. On the other hand, the high electron-donicity of dithiocarbamate and xanthogenate donors have been exploited to activate redox active radical precursor through a catalytic electron donor acceptor (EDA) complex manifold. The radicals generated via the catalytic EDA approach have been exploited in redox-neutral and net-reductive transformations.

As other studies have demonstrated, improving the effectiveness of TiO2 for environmental remediation requires that the properties of this oxide be modified using different synthesis methods. In the current study, labprepared TiO2 was synthesized using the hydrothermal method and two different Ti precursors (titanium butoxide and titanium isopropoxide). After the synthesis, the obtained titania was also modified using photodeposition by platinum nanoparticles. This study aims to evaluate the effectiveness of the photocatalytic materials prepared in photodegrading methyl orange. The Ti precursors used in the TiO2 synthesis had a slight effect on the physicochemical properties of the oxide obtained. When titanium butoxide was used as a precursor, we observed a change in the bandgap value and some material with the largest surface area. Additionally, the addition of Pt increased the absorption of TiO2 in the visible region of the electromagnetic spectrum and slightly decreased the bandgap value of this oxide. The photocatalyst prepared using titanium isopropoxide as a precursor showed the most remarkable effectiveness in the degradation rate of methyl orange. This is the result of the lower band gap value of this material which leads to easier transport of the photogenerated charges during the photocatalytic reaction. We also observed that the addition of Pt has a detrimental effect on the effectiveness of TiO2 in dye degradation, which may be due to possible obstruction of the dye-photocatalyst interaction on the TiO2 surface because of the Pt nanoparticles observed by tem. The effectiveness of commercial TiO2 in methyl orange degradation is slightly higher than that observed in other evaluated solids. Como han demostrado otros estudios, mejorar la efectividad del TiO2 para la descontaminación ambiental requiere que las propiedades de este óxido se modifiquen utilizando diferentes métodos de síntesis. En el estudio actual, el TiO2 preparado en laboratorio se sintetizó utilizando el método hidrotermal y dos precursores de Ti diferentes (butóxido de titanio e isopropóxido de titanio). Tras la síntesis, el titanio obtenido también fue modificado mediante fotodeposición por nanopartículas de platino. Este estudio tiene como objetivo evaluar la efectividad de los materiales fotocatalíticos preparados en fotodegradación de metil naranja. Los precursores de Ti utilizados en la síntesis de TiO2 tuvieron un ligero efecto sobre las propiedades fisicoquímicas del óxido obtenido. Cuando el butóxido de titanio fue utilizado como precursor, observamos un cambio en el valor de separación de banda y algún material con la mayor superficie. Además, la adición de Pt aumentó la absorción de TiO2 en la región visible del espectro electromagnético y disminuyó ligeramente el valor de separación de banda de este óxido. El fotocatalizador preparado utilizando isopropóxido de titanio como precursor mostró la efectividad más notable en la tasa de degradación del metil naranja. Este es el resultado del menor valor de separación de banda de este material que conduce a un transporte más fácil de las cargas fotogeneradas durante la reacción fotocatalítica. También observamos que la adición de Pt tiene un efecto perjudicial sobre la eficacia de TiO2 en la degradación del tinte, que puede ser debido a la posible obstrucción de la interacción tinte-fotocatalizador en la superficie de TiO2 debido a las nanopartículas de Pt observadas por TEM. La efectividad del TiO2 comercial en la degradación del metil naranja es ligeramente superior a la observada en otros sólidos evaluados. Como outros estudos vêm demonstrado, melhorar a efetividade do TiO2 para a descontaminação ambiental requer que as propriedades desse óxido sejam modificadas a partir da utilização de diferentes métodos de síntese. No estudo atual, o TiO2 preparado em laboratório foi sintetizado utilizando o método hidrotermal e dois precursores de Ti diferentes (butóxido de titânio e isopropóxido de titânio). Após a síntese, o titânio obtido também foi modificado mediante fotodeposição por nanopartículas de platino. O objetivo deste estudo é avaliar a efetividade dos materiais fotocatalíticos preparados em fotodegradação de metil alaranjado. Os precursores de Ti utilizados na síntese de TiO2 tiveram um leve efeito sobre as propriedades físicoquímicas do óxido obtido. Quando o butóxido de titânio foi utilizado como precursor, observamos uma mudança no valor de separação de banda e algum material com a maior superfície. Além disso, a adição de Pt aumentou a absorção de TiO2 na região visível do espectro eletromagnético e diminuiu levemente o valor de separação de banda desse óxido. O fotocatalisador preparado a partir de isopropóxido de titânio como precursor mostrou a efetividade mais notável na taxa de degradação do metil alaranjado. Esse é o resultado do menor valor de separação de banda desse material que conduz a um transporte mais fácil das cargas fotogeradas durante a reação fotocatalítica. Também observamos que a adição de Pt tem um efeito prejudicial sobre a eficácia de TiO2 na degradação do corante, que pode ser devido à possível obstrução da interação corante-fotocatalisador na superfície de TiO2 em virtude das nanopartículas de Pt observadas por TEM. A efetividade do TiO2 comercial na degradação do metil alaranjado é levemente superior à observada em outros sólidos avaliados.