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ICPEES - Strasbourg

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Equipe Photocatalyse et Photoconversion

Les thématiques de l’équipe Photocatalyse et Photoconversion de l’ICPEES (Institut de Chimie et Procédés pour l’Energie, l’Environnement et la Santé UMR 7515 CNRS – Université de Strasbourg) concernent la synthèse de nanomatériaux photocatalytiques et l’élaboration d’architectures spécifiques pour des applications dans l’Environnement et la Sécurité, l’Energie et la Santé.
Dans l’axe de recherche dédié aux carburants solaires, l’accent est particulièrement mis sur la production d’H2 par photodissociation de l’eau, par photocatalyse et photoélectrochimie, en utilisant de nouveaux matériaux hybrides et/ou des nanostructures de TiO2 modifiées par différentes approches.
Les principaux objectifs concernant la synthèse et la modification de nanomatériaux photocatalytiques sont : (i) améliorer l’absorption lumineuse, en particulier dans le domaine visible, (ii) améliorer la mobilité et l’utilisation des charges photogénérées pour éviter leur recombinaisons et (iii) améliorer la catalyse des réactions d’oxydation et réduction. L’amélioration de ces différents procédés va permettre un meilleur rendement de conversion des photons en paires électrons-trous utilisables pour les réactions chimiques visées.
Pour atteindre ces objectifs, nous explorons différentes approches :
-  Morphologies 0D, 1D ou 2D de semi-conducteurs pour une meilleure séparation des charges.
-  Elaboration d’hétérojonctions entre deux semi-conducteurs pour améliorer la séparation des charges et l’absorption lumineuse. (ex : TiO2/C3N4, TiO2/WO3)
-  Dépôt de nanoparticules (nanodiamants, LaMnO3, RuO2, Ag, Au, Pt…) en surface des semi-conducteurs, pour modifier les propriétés à l’interface SC/électrolyte. Ceci permet d’améliorer la séparation des charges et la catalyse des réactions. De plus, dans le cas de nanoparticules métalliques un effet de résonnance plasmonique est attendu pour améliorer l’absorption lumineuse.
-  Ajustement des propriétés électroniques des nanomatériaux semi-conducteurs par dopage et co-dopage (cationique-anionique) chimiques contrôlés. Ceci permet de diminuer le nombre de défauts dans la structure, améliorer l’absorption lumineuse et jouer sur la position des bandes d’énergie du semi-conducteur pour une meilleur catalyse des réactions redox.
Nous avons développé un ensemble de méthodes de caractérisations photo-électrochimiques (IPCE, CV, PEIS, IMPS…) permettant de mesurer l’efficacité des différents procédés (absorption lumineuse, transfert des charges, catalyse des réactions…) ainsi que de déterminer efficacement l’efficacité de conversion globale. Ces matériaux sont testés pour la production d’hydrogène et plus récemment, nous avons également démarré une approche complémentaire, la photo-réduction du CO2 en molécules d’intérêt, méthane, acide formique, méthanol…

ICPEES
25, rueBecquerel
67087 Strasbourg 02

Contact :
http://icpees.unistra.fr/catalyse-energie-et-procedes/pp/themes-de-recherche/