Exploration de nanomatériaux à base de diamant pour la (sono)photocatalyse : applications pour [...]

Description du sujet de thèse

Domaine

Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences

Sujets de thèse

Exploration de nanomatériaux à base de diamant pour la (sono)photocatalyse : Applications pour la production d'hydrogène et la réduction du CO2

Contrat

Thèse

Description de l'offre

Les nanodiamants (ND) sont de plus en plus étudiés comme semiconducteurs pour la photocatalyse, notamment grâce aux positions très spécifiques de leurs bandes de valence et de conduction qui peuvent être modulées. Ainsi, il a été récemment démontré que les ND peuvent produire de l'hydrogène sous lumière solaire avec une efficacité similaire à celle des nanoparticules de TiO2. D'autres études montrent également la possibilité de photogénérer des électrons solvatés à partir de certains NDs pour la réduction du CO2 ou la dégradation de polluants tenaces.

Dans l'optique d'accélérer le développement des technologies 'solar-to-X' à base de nanodiamants, nous proposons dans le cadre de cette thèse d'intégrer ces derniers en tant que photocatalyseurs dans une approche sonophotocatalytique. En effet, la cavitation acoustique, générée par les ultrasons, peut améliorer le transfert de masse en dispersant les particules catalytiques et permet de produire des espèces réactives additionnelles (radicaux hydroxyles, superoxydes). Elle émet également une sonoluminescence qui peut favoriser la photogénération de charges et devrait limiter la recombinaison des porteurs de charge.

La première phase du travail portera sur la synthèse de photocatalyseurs à base de nanodiamants, en explorant diverses chimies de surface et leur association avec des co-catalyseurs. Des méthodes de synthèse classique et sonochimique seront utilisées, des études préliminaires ayant montré que la sonochimie peut modifier efficacement la chimie de surface des ND. Les propriétés photocatalytiques de ces matériaux seront d'abord évaluées, menant ensuite à la conception d'une cellule sonophotocatalytique. Des études approfondies exploreront les synergies entre sonochimie et photocatalyse pour la production d'hydrogène ou la réduction du CO2. Ce travail de thèse se déroulera dans le cadre d'une collaboration entre le NIMBE situé sur le centre CEA de Saclay et l'ICSM situé sur le centre CEA de Marcoule.

Université / école doctorale

Sciences Chimiques: Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes (2MIB)
Paris-Saclay

Localisation du sujet de thèse

Site

Saclay

Critères candidat

Formation recommandée

Cursus en chimie des matériaux

Demandeur

Disponibilité du poste

01/10/2025

Personne à contacter par le candidat

ARNAULT Jean-Charles
jean-charles.arnault@cea.fr
CEA
DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA
Laboratoire des Edifices Nanométriques
CEA NIMBE, CEA/Saclay, PC 6
Bâtiment 522
91191 Gif-sur-Yvette Cedex
01 68 08 71 02

Tuteur / Responsable de thèse

GIRARD Hugues
hugues.girard@cea.fr
CEA
DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA
Centre de Saclay
Bat 522 PC 6
91191 Gif sur Yvette

0169084760

En savoir plus

Hugues Girard
NIMBE
ICSM #J-18808-Ljbffr