Resumen
Esta tesis doctoral aborda el desarrollo, caracterización y evaluación de ma-teriales reticulares metal-orgánicos (MOFs) con morfología bidimensional (2D), orientados a su aplicación en catálisis térmica y fotocatálisis, con es-pecial énfasis en procesos energéticamente sostenibles. La investigación se centra en MOFs basados en porfirinas, cuyo diseño estructural permite ob-tener láminas de espesor nanométrico con elevada accesibilidad a los cen-tros activos, lo que mejora notablemente su eficiencia catalítica frente a sus análogos tridimensionales.
Se estudian reacciones de oxidación aeróbica de hidrocarburos bencí-licos como prueba de concepto, analizando la estabilidad estructural de los MOFs 2D bajo condiciones de reacción y proponiendo un mecanismo ca-talítico heterogéneo, sin formación significativa de radicales libres. En pa-ralelo, se evalúa el comportamiento fotocatalítico de estos materiales en la generación de hidrógeno mediante irradiación con luz visible, tanto en pre-sencia de agentes sacrificio como en condiciones de ruptura global del agua.
Un componente clave de la tesis es la formación de heterouniones en-tre MOFs 2D y otros materiales bidimensionales conductores, como el gra-feno y los MXenos (por ejemplo, Ti¿C¿), para favorecer la separación efi-ciente de cargas fotoinducidas y minimizar la recombinación electrón-hueco. Estas heteroestructuras tipo II o tipo S muestran un incremento sus-tancial en la actividad fotocatalítica, confirmando el papel sinérgico de am-bos componentes.
En conjunto, los resultados obtenidos demuestran el enorme potencial de los MOFs 2D, tanto como catalizadores aislados como formando parte de heterouniones, abriendo nuevas vías en el diseño de materiales avan-zados para procesos clave en la transición energética, como la producción de hidrógeno verde a partir de agua.
