[ca] El canvi climàtic i una desitjada transició d'una societat dependent dels combustibles fòssils cap a una més sostenible ha donat lloc a que un dels majors reptes globals sigui la gestió del carboni. És a dir, com fer servir de manera eficient el diòxid de carboni (CO2) que és emès i acumulat a l'atmosfera. A les últimes dècades, s'ha estudiat àmpliament la transformació catalítica del CO2 en productes químics de valor afegit com els carbonats orgànics e inorgànics a través de transformacions no reductores del CO2. En aquest context, la present tesi té com a finalitat la síntesi del dimetil carbonat (DMC) a través de la carboxilació del metanol. El principal objectiu del projecte és trobar un sistema catalític capaç de produir DMC en continu mitjançant la transformació directa del CO2 utilitzant catalitzadors heterogenis Superar les limitacions termodinàmiques representa el major repte dins d'aquest estudi. Els catalitzadors suportats en CeO2 junt amb l'apropiat agent deshidratant (2-cianopiridina, 2-CP) milloren el rendiment de la reacció, donant alts valors tant en la conversió de metanol com la selectivitat de DMC. L'enverinament d'un catalitzador i la seva conseqüent desactivació és un dels majors problemes trobats a qualsevol procés rellevant de la indústria química. La producció de DMC a escala de laboratori va portar malauradament a la mateixa conclusió. Per a millorar la vida mitjana i estabilitat dels catalitzadors, s'han pensat i provat una sèrie d'estratègies. S'ha trobat que els metalls del grup dels lantànids en CeO2 poden allargar la vida del catalitzador així com mantenir una alta activitat catalítica. L'ús d'algunes tècniques espectroscòpiques in situ / operando (ex. Xanes, Raman, DRIFTS) han permès l'obtenció de noves perspectives en el possible rol de les característiques redox de la CeO2 en la carboxilació del metanol per a produir DMC. S'ha observat que junt amb la catàlisi àcid-base, les propietats redox de la CeO2 juguen un paper vital en el procés catalític.

[en] One of the major global challenges urged by the climate change and the desired paradigm shift from the fossil-fuels dependent society to a more sustainable one is the carbon management. This means how to efficiently utilize carbon dioxide (CO2) being emitted and accumulated in the atmosphere. In the last decades, catalytic transformation of CO2 into useful chemicals such as organic and inorganic carbonates via non-reductive CO2 transformations has been widely investigated. In this context, the present thesis targets the dimethyl carbonate (DMC) synthesis via methanol carboxylation reaction. The principal objective of the project is to find a catalytic system capable to perform the continuous DMC synthesis by direct transformation of CO2 over heterogeneous catalysts. Circumventing the thermodynamic limitations represents the most challenging part of the work. CeO2-based catalysts in cooperation with the proper organic dehydrating agent (2-cyanopyridine, 2-CP) are found to perform well in the reaction, yielding high methanol conversion and DMC selectivity. Catalyst poisoning and subsequent deactivation is one of the most encountered problems for any chemically relevant industrial process. Laboratory scale DMC production led, invariably, to the same conclusion. A series of strategies have been thought and tested to improve the catalyst lifetime and stability. It was found out the rare-earth metals promoted CeO2 materials can extend the catalyst life while keeping a high catalytic activity. The use of some in situ / operando spectroscopic techniques (i.e. Xanes, Raman, DRIFTS) offered new insights into the possible redox involvement of CeO2 materials in the methanol carboxylation reaction towards DMC. It is shown that along with acid-base catalysis, CeO2 redox properties play pivotal roles in the catalytic process.