Thèse soutenue

Vers la réalisation d’un prototype de photo-batterie à base de sols-gels d’oxyde de titane photosensibles
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Auteur / Autrice : Gildas Guignard
Direction : Luc BrohanMireille Richard-Plouet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences des matériaux. Chimie des solides
Date : Soutenance en 2014
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021)
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Nantes-Angers-Le Mans - COMUE (2009-2015) - Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
Jury : Président / Présidente : Philippe Poizot
Examinateurs / Examinatrices : Luc Brohan, Mireille Richard-Plouet, Philippe Poizot, Thierry Toupance, Valérie Keller, Thomas Cottineau
Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Toupance, Valérie Keller

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L’équipe CESES de l’Institut des Matériaux Jean Rouxel de Nantes développe depuis plusieurs années des sols-gels photosensibles. Ces matériaux hybrides sont obtenus à partir du mélange d’un précurseur inorganique de titane (TiOCl2●1,4HCl●7H2O) et un solvant organique (N,N-Diméthylformamide noté DMF). L’hydrolyse du DMF en présence d’HCl et d’H2O permet de contrôler la polycondensation du réseau à base d’oxy-chlorure de titane. L’originalité de ces matériaux repose sur leur capacité à se colorer en rouge ou en bleu-nuit sous illumination UV selon que l’atmosphère environnante est oxydante ou réductrice. Ces colorations résultent de l’insertion de niveau(x) d’énergie dans la bande interdite du semiconducteur, provenant de modifications de la composition chimique des complexes de titane et permettant l’absorption de photons d’énergie inférieure à la largeur de la bande interdite. L’objectif de ce travail de thèse est d’utiliser ces propriétés photoélectrochimiques originales afin de développer un prototype de photobatterie permettant de convertir et de stocker l’énergie solaire au sein du même matériau. Une membrane conductrice ionique et des électrodes à base de TiN ont été développées afin de concevoir le prototype final. Des études par spectrométrie de masse et par spectroscopies vibrationnelles ont été réalisées afin d’améliorer la compréhension globale du système. Les réactions photochimiques mises en jeu ont pu être quantifiées par dosages et absorption optique afin de proposer des voies d’optimisation des performances du dispositif.