Design, synthesis and characterization of hybrid organic-inorganic materials for energy and environmental applications

Abstract

[Abstract] The main objective of the present Ph.D. Thesis is the study of functional hybrid organicinorganic materials, and more specifically, the modulation of the properties of those materials through the design of their composition, crystal structure and microstructure. In this context, this Ph.D. Thesis has focused on the study of organic-inorganic hybrid materials that, having interconnected chemical and structural characteristics, could be modulated to be applied in different fields, such as energy, electronics and environment. We will design photovoltaic materials (for harnessing energy from natural resources), dielectric materials (for energy storage and manufacture of sensors and memories), photo- and thermoluminiscent materials (for optoelectronic applications), caloric materials (for solid state eco-refrigeration) and materials that combine these features with other typical properties, such as magnetism, piezoelectricity, etc. In all cases, the performance of the materials has been evaluated to ascertain the success of each strategy, which has been used as an input for further strategy development, to finally yield materials with optimum performance for all targeted applications.

[Resumen] Esta tesis doctoral se centra en el estudio de materiales híbridos orgánico-inorgánicos funcionales. En concreto se plantea la modulación de propiedades seleccionadas en dichos materiales a través del adecuado diseño de su composición, estructura y microestructura. En este contexto, en esta tesis doctoral se ha profundizado en el estudio de materiales híbridos orgánico-inorgánico que, teniendo una base química y estructural similar, sean modulables para aplicarlos en una o varias de las siguientes líneas estratégicas: energía, electrónica y medioambiente. En concreto, se han diseñado nuevos materiales fotovoltaicos (para aprovechamiento de energías a partir de recursos naturales), materiales dieléctricos (para almacenamiento de energía y fabricación de sensores y memorias), materiales foto- y termoluminiscentes (para aplicaciones optoelectrónicas), materiales calóricos (para refrigeración ecológica en estado sólido) y materiales que combinen estas funcionalidades con otras habituales en este tipo de compuestos: magnéticas, piezoeléctricas, etc. En todos los casos se han evaluado las propiedades y rendimiento de los materiales para determinar el efecto de cada estrategia, y los resultados se utilizaron para modificar dichas estrategias con el objetivo de obtener materiales con mejores rendimientos para cada aplicación.

[Resumo] Esta tese de doutoramento ten como obxectivo principal o estudo de materiais híbridos orgánico-inorgánicos funcionais, en concreto centrase na modulación de propiedades seleccionadas en ditos materiais a través do axeitado deseño da súa composición, estrutura e microestrutura. Neste contexto, esta tese de doutoramento centrarase no estudo de materiais híbridos orgánico-inorgánicos, que tendo unha base química e estrutural semellante, sexan modulables para aplicalos nunha ou en varias das seguintes liñas estratéxicas: enerxía, electrónica e medioambiente. En concreto, vanse a deseñar materiais fotovoltaicos (para o aproveitamento de enerxías a partires de recursos naturais), materiais dieléctricos (para almacenamento de enerxía e fabricación de sensores e memorias), materiais foto- e termoluminiscentes (para aplicacions optoelectrónicas), materiais calóricos (para refrixeración ecolóxica en estado sólido) e materiales que combinen estas funcionalidades con outras habituais neste tipo de compostos: magnéticas, piezoeléctricas, etc. En tódolos casos avaliáronse as propiedades e rendemento dos materiais para determinar o efecto de cada estratexia, e os resultados empregáronse para modificar ditas estratexias co obxecto de obter materiais con óptimos rendementos para cada aplicación.