[en] With the current growth of the global population and the unsustainable increase of the energy demand and CO2 emissions, we need to move forward to more environmentally friendly socialeconomic models to mitigate the effects of climate change. In this scenario, the development of renewable energies and the valorisation of CO2 are called to play a crucial role. In order to make these two processes affordable, I have employed density functional theory simulations and established tight synergies with experimental testing and characterization to contribute in the search and design of novel catalytic materials towards green fuels. I have assessed the electrocatlytic propertiesof MOF-74 for oxygen evolution reaction, which is the bottleneck of green H2 production via water splitting. Defective structures have been identified as the active sites of these materials. In reference to CO2 valorisation, I have explored synthesis-structureperformance relationships of three metal-promoted metal oxides systems: ZnZrOx, M-In2O3, and Pd-In2O3/ZrO2. These systems have shown promising catalytic activity for the CO2 hydrogenation with green H2 to methanol, which is a vital commodity. The proper combination of oxidic and metallic phases has been revealed as key for maximizing the catalytic properties of these systems and achieve high methanol productivity. Overall, the features that dictate the electrocatalytic activity of MOF-74 materials for oxygen evolution reaction and the thermocatalytic properties of metalpromoted metal oxides for CO2 hydrogenation have been identified in this thesis. This paves the way to the design of novel catalytic materials for energy applications.

[es] El crecimiento de la población global, el aumento insostenible de la demanda energética y las emisiones de CO2, nos obligan a avanzar hacia modelos socioeconómicos más respetuosos con el medio ambiente para contrarrestar los efectos del cambio climático. En este contexto, el desarrollo de energías renovables y la valorización del CO2 jugarán un papel fundamental. Para que estos dos procesos sean viables, he utilizado simulaciones de la teoría del funcional de densidad y he establecido sinergias con ensayos experimentales para contribuir al diseño de nuevos materiales catalíticos. He estudiado las propiedades electrocatalíticas del MOF-74 para la reacción de evolución del oxígeno, que es el paso limitante de la producción de H2 verde mediante la electrólisis del agua y se han identificado defectos estructurales como los sitios activos de estos materiales. En referencia a la valorización del CO2, he explorado las relaciones entre la síntesis, la estructura y la actividad catalítica de tres sistemas basados en óxidos promovidos por metales: ZnZrOx, M-In2O3 y Pd-In2O3/ZrO2. Estos sistemas tienen propiedades catalíticas óptimas para la hidrogenación de CO2 con H2 verde a metanol, que es una materia prima vital. La combinación de fases oxídicas y metálicas ha sido identificada como el punto clave para maximizar las propiedades catalíticas de estos sistemas. En general, se han encontrado las características que determinan la actividad electrocatalítica de los materiales MOF-74 para la reacción de evolución del oxígeno y las propiedades termocatalíticas de los óxidos promovidos por metales para la hidrogenación de CO2. Esto abre el camino al diseño de nuevos materiales para aplicaciones energéticas.