Electrodes nanostructurées pour l'électro(photo)réduction du dioxyde de carbone

par Parviz Allazov

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Pierre Millet et de Loïc Assaud.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (laboratoire) , Équipe de Recherche et d'Innovation en Électrochimie pour l'Énergie (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 18-12-2017 .


  • Résumé

    Ce projet s'inscrit dans le cadre de la transition énergétique et vise à développer des systèmes efficaces pour la valorisation du CO2 en carburants de synthèse de manière à diminuer l'impact environnemental de ce dernier. Notre projet ambitionne de développer un prototype de réduction basse température photo-assistée du CO2 en utilisant des électrodes nanostructurées semi-conductrices combinées à des cocatalyseurs à base de métaux de transition exempts de matériaux précieux. La chimie moléculaire offre une grande versatilité et permet ainsi la modulation des propriétés électroniques des catalyseurs mis en œuvre et donc une meilleure sélectivité vis-à-vis des produits de réduction obtenus (méthanol, éthanol, acide formique, méthane,…). Ces différents aspects constituent des critères majeurs à prendre en considération dans le choix des catalyseurs étudiés.

  • Titre traduit

    Nanostructured electrodes for electro(photo)reduction of carbon dioxide


  • Résumé

    In the past decades, the effects of increased atmospheric CO2 concentration due to the combustion of fossil fuels have made themselves increasingly felt. In the global energy context, the limitation of CO2 emissions and its valorization are crucial. Since the demonstration of the photo-dissociation of water into H2 and O2 in 1972 on TiO2 structures, photocatalysis has been increasing interest and is now an emerging technology, from an academic viewpoint to an industrial viewpoint. This process is based on the absorption by a semiconductive material of photons from a light source with an energy greater than its band gap. This absorption generates the excitation of an electron from the valence band to the conduction band and generates an electronic deficiency in the valence band, providing redox properties to the material that allows for chemical reactions to take place in the adsorbed phase at the surface of the electrode. Photocatalysis is especially employed to achieve oxidation reactions, making it a highly efficient depollution method. However, it is much less used for reduction reactions, including photo-catalytic reduction of CO2, that could be an effective method of producing synthetic fuels, hydrocarbons or dihydrogen. The catalysts and photo-catalysts commonly employed suffer from poor yields, expensive and scarce. The nanostructuring of materials, under the form of nanoparticles, nano-son or nanotubes, seems to be an interesting way to increase the specific surface of the solid and consequently to increase photo-conversion efficiency. In addition, these systems can be functionalized with co-catalysts to reduce (electro) chemically more efficiently CO2. New approaches possible in particular to replace the precious catalysts by complex electro-active metallo-organic catalytic sites which contain transition metal-based and organic ligands for the one hand, modulation of the electronic properties, and secondly, to the covalent functionalization on substrates.