Thèse soutenue

Nanostructures hybrides Au/Semi-conducteur : investigation des effets plasmoniques en catalyse sous lumière visible
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Auteur / Autrice : Zeinab Chehadi
Direction : Safi JradiTayssir HamiehJoumana Toufaily
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologie
Date : Soutenance le 10/07/2017
Etablissement(s) : Troyes en cotutelle avec Université Libanaise
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
Jury : Président / Présidente : Nouari Chaoui
Examinateurs / Examinatrices : Safi Jradi, Tayssir Hamieh, Joumana Toufaily, Nouari Chaoui, Anne Davidson, Delphine Schaming
Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Davidson

Résumé

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Grâce à ses propriétés optiques originales, une NanoParticule d’Or (NPO) excitée peut se comporter comme une nano-source de lumière, de chaleur et d’électrons chauds. Ces propriétés plasmoniques remarquables sont exploitées dans de nombreuses transformations chimiques. Dans ce contexte, la photocatalyse plasmonique basée sur le transfert d’électrons entre une NPO et un semi-conducteur a été proposée. Cependant, peu d’études sont centrées sur l’influence du plasmon et la contribution respective de ses effets locaux (thermiques et électroniques) sur ce transfert utilisé en photocatalyse. Ici, nous abordons ces problématiques à travers 3 réactions catalytiques. Premièrement, nous montrons la faisabilité de l'oxydation efficace et sélective de glycérol sans aucune source externe de chaleur grâce à l’effet thermoplasmonique local de la NPO. Nous étudions ensuite la dégradation de bisphénol-A sur différents supports catalytiques. Nos résultats montrent que la NPO joue un rôle primordial à travers le transfert d’électrons mais aussi en tant que nano-source de chaleur permettant d’accélérer la cinétique et d’éliminer ainsi totalement et rapidement ce perturbateur endocrinien. Enfin, nous avons développé un montage optique pour étudier la dégradation de polluants à l'échelle nanométrique. Pour cela, nous avons réalisé un système hybride à base de NPOs couplées à un nanofilm de TiO2 par structuration laser. Nos travaux montrent que l’activité catalytique est corrélée aux dimensions structurales des NPOs. Ces résultats ouvrent la voie vers l'exploitation de nombreux processus industriels sous lumière solaire