Photoredox catalysis for environmental and chemical applications. A mechanistically-based approach
En las últimas décadas, los procesos redox fotoinducidos mediados por luz visible han recibido gran atención debido a las suaves condiciones de operación en que se llevan a cabo. Como resultado, se han logrado posicionar como una alternativa más dentro de los Procesos de Oxidación Avanzada. Además,...
| Autor: | |
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| Formato: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2018 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Politècnica de València (UPV) |
| Repositorio: | RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:riunet.upv.es:10251/114828 |
| Acesso em linha: | https://riunet.upv.es/handle/10251/114828 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Photoredox processes Laser flash photolysis Advanced Oxidation Processes Singlet oxygen QUIMICA ORGANICA |
| Resumo: | En las últimas décadas, los procesos redox fotoinducidos mediados por luz visible han recibido gran atención debido a las suaves condiciones de operación en que se llevan a cabo. Como resultado, se han logrado posicionar como una alternativa más dentro de los Procesos de Oxidación Avanzada. Además, se han convertido en una metodología excepcional en síntesis orgánica, que ha abierto la puerta a nuevas rutas químicas con aplicaciones sintéticas. Sin embargo, a pesar del crecimiento del campo, se ha prestado poca atención a los mecanismos por los que operan estos procesos. El principal objetivo de esta tesis fue avanzar en la comprensión de distintos procesos fotoredox llevados a cabo empleando fotocatalizadores orgánicos. Más específicamente, se estudió la viabilidad de distintos fotocatalizadores orgánicos, y además, se realizó un estudio mecanístico detallado basado en técnicas resueltas en el tiempo. A partir de estos resultados, se estableció una metodología para determinar los puntos clave a considerar en un sistema fotoredox. En primer lugar, en la Parte I, se eligieron dos fotocatalizadores basados en sales de pirilio y tiapirilio, que operan mediante transferencia electrónica oxidativa, con distintos objetivos. En el Capítulo 3, se evaluó su aplicabilidad en la fotodegradación de dos contaminantes de la industria del corcho y se estudió el mecanismo por el que se produce dicha fotodegradación. En el Capítulo 4, se demostró la utilidad de la detección directa de todos los intermedios de vida corta derivados del TPP+ implicados en la oxidación fotocatalizada como herramienta para evaluar el nivel de fotodegradación. En el Capítulo 5, se empleó TPTP+ para establecer las mejores características de un fotocatalizador y la influencia de la concentración de las sustancias a oxidar en la eficiencia de los estados excitados, o en general, de los intermedios clave de vida corta. En segundo lugar, en la Parte II, en el Capítulo 6, se evaluó el potencial del Rosa Bengala en la eliminación de dos fármacos. Éste es un fotocatalizador típico en la remediación de aguas residuales conocido por actuar via mecanismo Tipo II. Se incluyó además un segundo fotocatalizador, Perinaftenona, cuyo rendimiento cuántico de oxígeno singlete es incluso mayor a Rosa Bengala. En el Capítulo 7, se llevó a cabo la fotooxidación de tres contaminantes, usando NMQ+, un fotocatalizador inusual, capaz de generar oxígeno singlete desde su estado excitado singlete. En todos los casos se pudo demostrar la mayor contribución del mecanismo Tipo I sobre el mecanismo Tipo II en la fotodegradación de los diferentes contaminantes. Finalmente, en la Parte II, el Capítulo 8 se dedicó a la reducción fotocatalítica de bromuros orgánicos, empleando Riboflavina, un colorante orgánico no metálico, como fotocatalizador. De nuevo, se prestó especial atención a la detección y comportamiento de las especies intermedias, lo que resultó de acuerdo a los datos termodinámicos. |
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