La tesis doctoral que voy a realizar se centra en el estudio de procesos electrocatalíticos moleculares que tienen lugar sobre sustratos conductores y semi-conductores. Inicialmente, se llevará a cabo una revisión del estado del arte en relación a los enfoques teóricos y experimentales desarrollados para abordar estos procesos.

Se considerará que la acción electrocatalítica es llevada a cabo por una molécula inmovilizada, bien en la superficie del electrodo, o bien en una matriz de naturaleza porosa (cuando se consideran electrodos nanoestructurados).

A partir de esta revisión inicial se desarrollarán diferentes modelos teóricos para obtener expresiones teóricas de las respuestas corriente-potencial y carga-potencial para las diferentes situaciones consideradas. Una vez que se disponga de estos marcos teóricos, se llevará a cabo el estudio experimental de procesos de electro-reducción y electro-oxidación catalítica de diferentes sustratos, como por ejemplo la reacción de la reducción de oxígeno mediada por antraquinonas funcionalizadas en diferentes medios y condiciones, y la oxidación de alcoholes mediada por el radical TEMPO.

Se considerará la inmovilización de las especies activas en electrodos de diferente naturaleza (carbono, oro, platino), mediante diferentes técnicas (electrorreducción de sales de diazonio, autoensamblado de tioles, síntesis en superficie mediante química ¿click¿), y su optimización para obtener los mejores rendimientos para su posterior uso en catálisis.

Para llevar a cabo la modelización de las respuestas de transferencia de carga acopladas con las reacciones químicas en diferentes técnicas electroquímicas, se elaborarán programas informáticos en diferentes lenguajes (Python, FORTRAN) que permitirán la posterior comparación con los resultados experimentales con el fin de obtener cuáles son los parámetros característicos del sistema de estudio que puedan ser optimizados.

En el caso de sustratos semiconductores será necesario desarrollar estrategias de modelización que consideren el transporte de portadores de carga en el interior del semiconductor. Dichas estrategias se basarán tanto en enfoques numéricos como analíticos. Dada la mayor complejidad de estos sistemas, será necesaria la construcción de modelos numéricos haciendo uso del software de programación COMSOL.

Se desarrollarán métodos para la determinación de parámetros clave para caracterizar la influencia de la iluminación sobre los electrodos.