Elaboration et caractérisation de matériaux nanostructurés en diamant pour des applications en photocatalyse

par Amélie Venerosy

Projet de thèse en Electronique et Optoélectronique, Nano- et Microtechnologies

Sous la direction de Jean-Charles Arnault et de Hugues Girard.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Electrical,Optical,Bio: PHYSICS_AND_ENGINEERING , en partenariat avec Institut CEA LIST (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 05-10-2015 .


  • Résumé

    Récemment, le diamant hydrogéné a connu un fort regain d'intérêt après la publication de plusieurs études montrant la possibilité de s'en servir comme source d'électrons solvatés pour la photocatalyse [1]. C'est dans ce contexte que ce travail de thèse s'inscrit. Il concerne plus particulièrement l'élaboration de matériaux nanostructurés en diamant à forte porosité pour la photocatalyse. Différentes techniques d'élaboration seront envisagées, notamment via la croissance de diamant par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sur substrats poreux [2] ou par des techniques d'auto-assemblage de nanoparticules. Il s'agira en outre de contrôler la porosité et la morphologie de ces films en réalisant une caractérisation complète de ces matériaux (mesure de surface spécifique, taille des pores,…). Les films de diamant synthétisés pourront également être rendus conducteurs par un dopage au bore. Les propriétés de photoémission étant directement liées aux propriétés électroniques de surface, un travail sera réalisé sur le contrôle et l'optimisation des terminaisons de surface des matériaux poreux synthétisés. Notamment, une hydrogénation par plasma micro-onde leur conférera une affinité électronique négative, essentielle pour la génération d'électrons solvatés. D'autres terminaisons de surface seront cependant aussi considérées, comme la fluorination. Les performances de ces matériaux pour la catalyse seront évaluées en collaboration avec des laboratoires partenaires.

  • Titre traduit

    Elaboration and characterization of nanostructured diamond materials for photocatalysis applications


  • Résumé

    Hydrogenated diamond is nowadays intensively studied after several reports showing its potential as a source of solvated electrons for photocatalysis [1]. In this context, this PhD aims to elaborate nanostructured diamond materials with a high porosity for photocatalysis. Different elaboration techniques will be carried out, especially diamond growth by chemical vapor deposition (CVD) on porous substrates [2] or by self-assembly of nanoparticles. The porosity and the morphology of films will be controlled by an extended characterization (surface specific area, size of pores,…). Conductive diamond films will be also synthetized by boron doping. Photoemission properties are closely related to surface electronic properties. Surface terminations of diamond porous materials will be optimized and accurately controlled. In particular, a surface hydrogenation by microwave plasma will confer a negative electron affinity essential for generation of solvated electrons. Other surface terminations will be considered like fluorination. Performances for photocatalysis will be evaluated in collaboration with foreign partners.