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Nouveau photocatalyseur nanostructuré hybride Au/BaTiO3 pour la production d'hydrogène vert. H/F

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 17 mai 2021

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Informations générales

Référence : UPR8001-ALAEST-004
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : lundi 26 avril 2021
Nom du responsable scientifique : ESTEVE Alain
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les travaux de cette thèse portent sur la génération de nouveaux photocatalyseurs pour la production d'hydrogène vert, par photoréduction solaire de molécules d'eau. Dans un premier axe, il s'agira d'augmenter la surface effective de contact entre le substrat et le milieu liquide. Nous nous appuierons sur les technologies actuelles (PVD notamment, déposé sur TiO2) pour une démonstration de concept : établir une relation entre production d'hydrogène et surface spécifique de contact surface/liquide. Nous rechercherons les structures de surface maximisant la surface spécifique en tenant compte des limitations de la PVD en matière de couches conformationelles sur des surfaces présentant des rapports de forme. Ainsi, dans un deuxième temps, nous serons portés à l'utilisation de techniques type ALD (Atomic Layer Deposition), où le dépôt par couche atomique conformationel peut être réalisé sur des surfaces présentant de très importants rapports de forme ou même des matériaux mésoporeux.
Le deuxième axe voudra accroître le couplage des effets électroniques à 2 photons pour tirer le meilleur parti de nos résultats récents sur des synergies à mettre en œuvre entre les charges induites dans le semiconducteur et le champ plasmon de nanoparticules métalliques en inclusion dans le semiconducteur. Pour ce faire, nous utiliserons un semiconducteur aux propriétés optiques non linéaires, tel le BaTiO3 qui présente des caractéristiques intéressantes à de nombreux niveaux pour la photocatalyse : coût, résistance chimique, propriétés proches de notre référence TiO2 en matière de gap et alignement de bande avec la référence hydrogène ... Ce choix permettra une évaluation comparative plus simple avec nos données actuelles de photocataliseurs TiO2-based. Le travail devra valider la réalisation d'un structure hybride nanoparticule d'Au enterrées dans la couche de BaTiO3 microstructurée et quantifier/valider un gain en production d'hydrogène comparativement avec nos dispositifs actuels

Contexte de travail

Le déploiement des énergies propres est un axe essentiel de la transition énergétique. Dans ce cadre, l'utilisation de l'hydrogène est aujourd'hui une réalité, mais son potentiel requiert encore de nouvelles innovation technologiques. Cela est vrai pour sa production, qui est majoritairement opérée à partir des énergies fossiles. Les travaux proposés portent sur la mise en œuvre de matériaux innovants pour la production d'hydrogène par décomposition de molécules d'eau via le rayonnement solaire. Ces matériaux doivent être structurés à l'échelle nanométrique (aussi bien sur des aspects d'architecture de la matière que sur la répartition d'espèces chimiques hétérogènes) afin d'optimiser la mise en synergie des nombreux mécanismes microscopiques mis en jeu pour assurer la conversion eau-hydrogène.

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