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AURKIBIDEA
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Ka bono dioxidoa en (CO₂) bil egi a zea e a be e abilpena klima-aldake a a in zeko e onka
handiene ako ba di a. CO₂ be i ako lu pean bil egi a u dai ekeen a en, al e na iba ba konposa u
kimiko e a e egai balio su bihu zea da ka alisi-p ozesuen bidez. Me odo ho ien a ean, CO₂ en
o o edukzioa bide jasanga i ba da, eguzki-ene gia e abiliz ka bono-konposa u bihu zeko. Hala e e,
p ozesu honen e aginko asuna nagusiki o oak ibo gisa e abil zen di en ka aliza zaileen auke ake a en
e a haien egi u azko p opie a een a abe akoa da.
Ka bono ni u oa (C₃N₄) e a i anio dioxidoa (TiO₂) bezalako ma e ial o oak iboek un sezko
eginkizuna du e CO₂ en o o edukzioan, ka aliza zaile gisa ja dunez, a gia xu ga u e a e eakzioa
e az uz. Ka alisia en e endimendua hobe zeko, ma e ial mesopo o suak gehi u dai ezke CO₂ en
xu gapena handi zeko, gainazal-e emu handiagoa e a di usio-bide e aginko agoak eskainiz. Ho ez gain,
ma e ial haue an me alezko-o ganikoen egi u ak (MOF) in eg a zea es a egia e aginko a da,
subs a ua en espezi iko asuna, selek ibi a ea e a e aginko asun o oko a hobe zeko. MOFak po o
handia, egi u a doiga ia e a gune me aliko ak iboak di uz en ma e ialak di a, e a e eakzio-bideak
e alda u e a CO₂ ak ibazioan lagundu dezake e
Hala e e, MOFen e a o oak iboen euska ia en a eko elka ekin zak e agin naba mena du
egonko asun es uk u alean, ka ga- ans e en zia en dinamikan e a e aginko asun ka ali ikoan.
MOFak oso sen iko ak di a hazkun za-ingu unea en e a in e azean ge a zen di en in e akzioen
au ean, e a, ondo ioz, euska i-ma e iala en hau ake ak MOFen po ae an e agina du MOF@euska i
he e ojun zioe an. Azale a-kimika, po osi a ea e a p opie a e elek onikoak bezalako ak o een aldeek
ka bono ni u oa en e a i anio dioxidoa en gainean MOFen nukleazioa, hazkundea e a
ka aliza zailea ekiko in e akzioa baldin za uko du e, e a, azken ba ean, CO₂ en o o edukzioa en
ja due a baldin za uko du e.
Ike ke a honek HKUST-1 MOFa bi euska i o oak ibo ezbe dine an haz ea en e agina az e zen
du: ka bono ni u o g a i iko mesopo o sua (mpg-C₃N₄) e a i anio dioxidoa (TiO₂). Ge uzaz ge uza
gehike a-me odo ba e abiliz, gainazaleko lo u a, in e azean ge a zen den ka ga- ans e en zia e a
elka ekin za ka ali ikoak az e zen di ugu CO₂ en o o edukzioan. Espe imen uak ba ch sis ema i xi
ba ean egi en di a, u a elek oi emaile gisa e abiliz, e eakzio-baldin za kon ola ue an o oka aliza zaile-
MOF konbinazio ezbe dinen e endimendua alde a zeko. HKUST-1 ma e ial hauekin nola in eg a zen den
ule zeak auke a emango du hib ido o oak iboak op imiza zeko, CO₂ en bihu ze-e aginko asuna,
p oduk u-selek ibi a ea e a epe luze ako egonko asuna hobe zeko, eguzki-ene gia bidezko ka bono-
be e abilpen eknologiak ga a zeko.
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RESUMEN
El almacenamien o y la eu ilización del dióxido de ca bono (CO₂) son uno de los mayo es
desa íos pa a mi iga el cambio climá ico. Si bien el CO₂ puede almacena se de o ma pe manen e en
o maciones geológicas, una al e na i a es con e i lo en compues os químicos y combus ibles aliosos
median e p ocesos ca alí icos. En e es os mé odos, la o o educción del CO₂ ep esen a una ía
sos enible, ya que pe mi e ans o ma el CO₂ en p oduc os ca bonosos ap o echando la ene gía sola .
Sin emba go, la e iciencia de es e p oceso depende en g an medida de la elección de los o oca alizado es
y sus p opiedades es uc u ales.
Ma e iales o oac i os como el ni u o de ca bono (C₃N₄) y el dióxido de i anio (TiO₂)
desempeñan un papel cla e en la o o educción del CO₂, ac uando como ca alizado es que abso ben la
luz y acili an la eacción. Pa a mejo a el endimien o ca alí ico, se pueden emplea ma e iales
mesopo osos, los cuales aumen an la cap ación de CO₂ al p opo ciona una mayo supe icie y ías de
di usión más e icien es. Además, la in eg ación de es uc u as me al-o gánicas (MOF) en es os ma e iales
se p esen a como una es a egia p ome edo a pa a mejo a la especi icidad del sus a o, la selec i idad
y la e iciencia gene al del p oceso. Los MOF, ca ac e izados po su al a po osidad, es uc u as ajus ables
y si ios me álicos ac i os, pueden modi ica las u as de eacción y a o ece la ac i ación del CO₂.
Sin emba go, la in e acción en e los MOF y el sopo e o oac i o in luye signi ica i amen e en
la es abilidad es uc u al, la dinámica de ans e encia de ca ga y la e iciencia ca alí ica del sis ema
híb ido. Dado que los MOF son al amen e sensibles al en o no de c ecimien o y a las in e acciones
in e aciales, la elección del ma e ial de sopo e juega un papel c ucial en su compo amien o den o de
las he e ouniones MOF@sopo e. Fac o es como la química supe icial, la po osidad y las p opiedades
elec ónicas a ec an la nucleación, el c ecimien o y la in e acción del MOF con el o oca alizado ,
de e minando así la ac i idad de la o o educción del CO₂.
Es e es udio in es iga el e ec o del c ecimien o del MOF HKUST-1 sob e dos sopo es o oac i os
dis in os: ni u o de ca bono g a í ico mesopo oso (mpg-C₃N₄) y dióxido de i anio (TiO₂). Median e un
mé odo de deposición po capas, se analizan las in e acciones supe iciales, la ans e encia de ca ga
in e acial y la ac i idad ca alí ica en la o o educción del CO₂. Los expe imen os se lle an a cabo en un
sis ema ba ch ce ado, u ilizando agua como donan e de elec ones, lo que pe mi e compa a el
endimien o de di e en es combinaciones de o oca alizado -MOF en condiciones con oladas.
Comp ende cómo se in eg a HKUST-1 con es os ma e iales ayuda á a op imiza o oca alizado es
híb idos, mejo ando la e iciencia de con e sión del CO₂, la selec i idad del p oduc o y la es abilidad a
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la go plazo, con el obje i o de a anza en ecnologías sos enibles de eu ilización del ca bono impulsadas
po ene gía sola .
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ABSTRACT
Ca bon dioxide (CO₂) s o age and u iliza ion a e among he mos c i ical challenges in mi iga ing
clima e change. While CO₂ can be pe manen ly seques e ed in geological o ma ions, an al e na i e
app oach is o con e i in o aluable chemicals and uels h ough ca aly ic p ocesses. Among hese
me hods, CO₂ pho o educ ion o e s a sus ainable pa hway by u ilizing sola ene gy o d i e he
con e sion in o ca bon-based p oduc s. Howe e , he e iciency o his p ocess is la gely dependen on
he choice o pho oca alys s and hei s uc u al p ope ies.
Pho oac i e ma e ials, such as ca bon ni ide (C₃N₄) and i anium dioxide (TiO₂), play a c ucial
ole in CO₂ pho o educ ion, ac ing as ca alys s ha abso b ligh and acili a e he eac ion. To enhance
ca aly ic pe o mance, mesopo ous ma e ials can be inco po a ed o inc ease CO₂ up ake by p o iding a
highe su ace a ea and imp o ed di usion pa hways. Fu he mo e, in eg a ing me al-o ganic
amewo ks (MOFs) wi h hese pho oca alys s has eme ged as a p omising s a egy o imp o e subs a e
speci ici y, selec i i y, and o e all e iciency. MOFs, known o hei high po osi y, unable s uc u es,
and me al ac i e si es, can in luence eac ion pa hways and enhance CO₂ ac i a ion.
Howe e , he in e ac ion be ween MOFs and pho oac i e suppo s signi ican ly impac s he
s uc u al s abili y, cha ge ans e dynamics, and ca aly ic e iciency o he hyb id sys em. Since MOFs
a e highly sensi i e o hei g ow h en i onmen and in e acial in e ac ions, he choice o suppo
ma e ial plays a c i ical ole in de e mining hei beha io in MOF@suppo he e ojunc ions. Di e ences
in su ace chemis y, po osi y, and elec onic p ope ies be ween ca bon ni ide and i anium dioxide
will a ec he way MOFs nuclea e, g ow, and in e ac wi h he pho oca alys , ul ima ely in luencing CO₂
pho o educ ion ac i i y.
This s udy in es iga es he e ec o g owing HKUST-1 MOF on wo dis inc pho oac i e suppo s:
mesopo ous g aphi ic ca bon ni ide (mpg-C₃N₄) and i anium dioxide (TiO₂). By employing a s epwise
deposi ion me hod, we explo e su ace binding, in e acial cha ge ans e , and ca aly ic in e ac ions in
CO₂ pho o educ ion. Expe imen s a e conduc ed in a closed ba ch sys em using wa e as he elec on
dono , ensu ing con olled eac ion condi ions o compa e pe o mance ac oss di e en pho oca alys -
MOF combina ions. Unde s anding how HKUST-1 in eg a es wi h hese ma e ials p o ides insigh s in o
uning hyb id pho oca alys s o imp o ed CO₂ con e sion e iciency, p oduc selec i i y, and long- e m
s abili y in sola -d i en ca bon ecycling echnologies.
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𝟐𝑯𝟐𝑶 + 𝒃𝒆𝒓𝒐𝒂 → 𝟐𝑯𝟐+ 𝑶𝟐 1
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.
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. Taula. Teknologien konpa ake a
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1.5.5.1 FOTOKATALISIA
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Coulomben inda a oso handia denez, elek oi-zuloen konbinake a nanosegundoe an emango da, e a be az oso zaila da
banake a ka aliza zailea en azale an ema ea, baina, posiblea da o oka aliza zailea en egi u a ap oposa ekin [33].
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1.5.5.2 FOTOKATALISIAREN EGITURAK, HETEROLOTURAK
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1.5.5.3 FOTOKATALISIAREN APLIKAZIOEN ESKEMAK
. Taula. Fo oka alisia en aplikazioen eskema
1.5.5.3.1 UR MOLEKULAREN BANAKETA
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𝟐𝑪𝑶𝟐+ 𝟔𝑯𝟐→ 𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 + 𝟑𝑯𝟐𝑶Ekuazioa 2. E anola en ekoizpena
𝟐𝑪𝑶𝟐+ 𝟒𝑯𝟐→ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝑶 + 𝟐𝑯𝟐𝑶Ekuazioa 3. Aze aldehidoa en ekoizpena
𝑿𝑪𝑶𝟐(%)=𝒏𝒄𝒐𝟐
𝒆𝒓𝒓𝒆𝒂𝒌𝒛𝒊𝒐𝒏𝒂𝒕𝒖
𝒏𝒄𝒐𝟐
𝒉𝒂𝒔𝒊𝒆𝒓𝒂𝒌𝒐𝒂𝒌 𝒙𝟏𝟎𝟎 Ekuazioa 4. CO2 en konbe sioa
𝑺𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯(%)=𝟐𝒙𝒏𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯
𝒏𝒄𝒐𝟐
𝒆𝒓𝒓𝒆𝒂𝒌𝒛𝒊𝒐𝒏𝒂𝒕𝒖 𝒙𝟏𝟎𝟎 Ekuazioa 5. E anola en selek ibi a ea
𝑺𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝑶(%)=𝟐𝒙𝒏𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝑶
𝒏𝒄𝒐𝟐
𝒆𝒓𝒓𝒆𝒂𝒌𝒛𝒊𝒐𝒏𝒂𝒕𝒖 𝒙𝟏𝟎𝟎 Ekuazioa 6. Aze aldehidoa en selek ibi a ea
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17. I udia. Fo oka alisi ins alazioa
18. I udia. Fo oka alisi e eak o ea. Ezke eko a gazkia e eak o e hu sa e a eskumakoan e eak o ea
o oka aliza zaile ba ekin e a ins alazioan ja i a
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19. I udia. Likidoak pila zeko on zia
. I udia. Ins alazioa en eskema osoa
Likidoak pila zeko on zia
CO2
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7.3 ERREAKZIO BIDEEN EBALUAZIOA ETA AGENTE SAKRIFIZIALAREN ROLA
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