Thèse soutenue

Solvatation et adsorptions à l’interface solide/eau : Développements et applications
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Paul Clabaut
Direction : Carine Michel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 11/06/2021
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure de Lyon (2010-...)
Laboratoire : Laboratoire de chimie. Lyon (2003-….)
Jury : Président / Présidente : Carine Clavaguéra
Examinateurs / Examinatrices : Carine Michel, Carine Clavaguéra, Romuald Poteau, Marialore Sulpizi, Mathieu Salanne, Stephan N. Steinmann
Rapporteurs / Rapporteuses : Romuald Poteau, Marialore Sulpizi

Mots clés

FR  |  
EN

Mots clés contrôlés

Résumé

FR  |  
EN

Cette thèse étudie l'impact de la solvatation sur l'adsorption à l'interface solide/eau et présente des développements méthodologiques afin d'expliquer et de reproduire de manière réaliste ces effets au sein d'études théoriques. Elle présente le développement du programme SolvHybrid, conçut pour évaluer la différence d'énergie libre de solvatation associée à l’adsorption d’une molécule à l'interface eau/Pt(111). SolvHybrid s’appuie sur une description hybride QM/MM et la méthode de l'intégration thermodynamique. Ses prédictions sont validées par des données expérimentales. L’extension de son domaine d'application à d’autre métaux et de sa précision nécessite des développements supplémentaires. Le champ de force GAL19 est proposé pour simuler les interactions eau/métal noble. Il reproduit avec une grande précision les énergies d'adsorption de molécules d'eau sur 10 surfaces métalliques (100) ou (111) de Cu, Ag, Au, Pd ou Pt ainsi que sur des surfaces imparfaites et des nanoparticules. On propose également une décomposition de l'énergie totale DFT d'adsorption de différent modèles de couches d'eau sur des surfaces métalliques qui démontre l’importance de la polarisation et du transfert de charges dans l’adsorption, une piste pour de futurs développements de champs de force. On étudie ensuite les surfaces d’oxydes métalliques pour leur tendance à modifier leur surface dans l’eau. On démontre par une étude de métadynamique le rôle de la modification de structure de l'eau en présence d'adsorbat dans le processus d’hydrolyse de l’alumine. On propose ensuite un parangonnage de méthodes pour étudier le complexe problème de l'adsorption de l'éthanol sur l'alumine dans l'eau.