Odriozola Gordón, José AntonioBobadilla Baladrón, Luis Francisco2025-03-052025-03-052024-11-15Luque Álvarez, L.A. (2024). Design of efficient catalysts for chemical transformation of C1-feedstocks. (Tesis Doctoral Inédita). Universidad de Sevilla, Sevilla.https://hdl.handle.net/11441/169604Decarbonisation of the chemical industry represents a significant challenge in the present era, and carbon capture and utilisation (CCU) technologies have emerged as a promising solution. These technologies are oriented towards the conversion of CO2 into value-added compounds, thereby making a significant contribution to the mitigation of climate change. Nevertheless, a considerable scientific and technological gap remains in the synthesis of these compounds. Products such as methanol, formic acid, and Fischer-Tropsch derivatives present considerable commercial value, but are often associated with relatively short CO2 storage times. In order to address this limitation, there is a growing focus on platform chemicals. These are intermediates derived from biomass with the potential to be transformed into a variety of products. In particular, C1 chemicals, namely molecules with a single carbon atom, such as CO and methanol, which are distinguished by their versatility. These compounds are particularly well-suited for the production of other value-added compounds, offering a more sustainable and efficient solution for the utilisation of captured CO2. Catalysis, especially heterogeneous catalysis, is fundamental in C1 chemistry due to its efficiency, activity, and selectivity that this approach offers. In recent years, there have been notable advancements in the development of catalysts and in the comprehension of active sites and reaction mechanisms. However, challenges remain due to the diverse reactivity of compounds such as methane, carbon dioxide, methanol, and carbon monoxide. Thus, further research is necessary to enhance the efficiency and selectivity of these processes. This doctoral thesis examines different catalytic pathways for the synthesis of valuable oxygenated compounds from C1 feedstocks. In this context, three main reactions are investigated: methanol decomposition, methanol carbonylation, and olefin hydroformylation, with a specific focus on styrene. In the initial process, methanol is employed as an energy carrier for the generation of synthesis gas, utilising cerium oxide-based catalysts with supported palladium. Subsequently, methanol carbonylation is performed to yield acetic acid and its derivatives, employing zeolites as microporous solid catalysts. Finally, synthesis gas is employed in hydroformylation reactions, utilising cerium phosphate-based catalysts with supported rhodium.La descarbonización de la industria química representa un desafío crucial en la actualidad, y las tecnologías de captura y utilización de carbono (CCU) emergen como una solución prometedora. Estas tecnologías se centran en convertir el CO2 en compuestos de valor añadido, contribuyendo significativamente a la mitigación del cambio climático. Sin embargo, existe una importante brecha científica y tecnológica en la síntesis de estos compuestos. Productos como el metanol, el ácido fórmico y los derivados de Fischer-Tropsch tienen un valor considerable, pero suelen estar asociados con tiempos de almacenamiento de CO2 relativamente cortos. Para abordar esta limitación, el enfoque está cambiando hacia la producción de moléculas plataforma, que son intermediarios derivados de la biomasa que poseen un gran potencial para ser transformados en una gran variedad de productos químicos de valor añadido. En particular, los productos químicos C1, es decir, moléculas con un solo átomo de carbono como el CO y el metanol, destacan por su versatilidad. Estos compuestos son especialmente adecuados para producir otros compuestos de valor añadido, ofreciendo una solución más sostenible y eficiente para la utilización del CO2 capturado. La catálisis, especialmente la heterogénea, es fundamental en la química C1 debido a su eficiencia, actividad y selectividad. En los últimos años, se ha avanzado significativamente en el desarrollo de catalizadores, así como en la comprensión de los sitios activos y los mecanismos de reacción. No obstante, persisten todavía desafíos relacionados con la diversa reactividad de compuestos como el metano, dióxido de carbono, metanol, y monóxido de carbono, requiriéndose más investigación para mejorar la eficiencia y la selectividad de estos procesos. Esta tesis doctoral explora diversas vías catalíticas para la síntesis de compuestos oxigenados a partir de moléculas C1. En este contexto, se investigan tres reacciones principales: la descomposición del metanol, la carbonilación del metanol y la hidroformilación de olefinas, específicamente del estireno. En la primera, se utiliza metanol como vector energético o para la producción de gas de síntesis, empleando catalizadores basados en óxido de cerio con paladio soportado. En segundo lugar, se lleva a cabo la carbonilación del metanol para producir ácido acético y sus derivados, utilizando zeolitas como catalizadores sólidos microporosos. Por último, se utiliza el gas de síntesis en reacciones de hidroformilación, empleando catalizadores basados en fosfato de cerio con rodio soportado.application/pdf220 p.engAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccess