Note ABES Conversion de l'énergie solaire en carburant H2 par photoélectrolyse de l'eau sur des matériaux nanohybrides à base de TiO2/nanoparticules Solar-to-H2 conversion by photoelectrolysis of water with a TiO2/nanoparticles hybrid nanomaterial TiO2 Photoélectrochimie Nanomatériaux Catalyse Production d’hydrogène Ablation laser Pulsé TiO2 Photoelectrochemistry Nanomaterials Catalysis Hydrogen production Pulsed laser deposition 541.35 541.37 Énergie solaire Matériaux hybrides Photoélectrochimie Dépôt par laser pulsé Nanoparticules Oxyde de titane L'hydrogène s'avère être un vecteur d'énergie stockable et non carboné particulièrement séduisant. Une approche prometteuse pour la production propre et durable d'H2 est la photoélectrolyse de l'eau. Ce projet vise à modifier les propriétés du TiO2 utilisé comme photoanode dans une cellule photoélectrochimique, pour améliorer la production d'H2 sous lumière solaire. La nanostructuration du TiO2 sous forme de nanotubes (NTs) est un bon moyen d'améliorer sa réactivité et la séparation spatiale des charges. Une étude basée sur une stratégie de co-alliage, consistant à introduire une grande quantité d'anions (N3-) et de cations (Nb5+,Ta5+) dopants, a permis de réduire l'énergie de la large bande interdite du TiO2. Une étude paramétrique sur la décoration par ablation laser pulsé de NTs de TiO2avec des co-catalyseurs (cobalt, nickel) a été réalisée. Les conditions optimales de dépôt ont été identifiées, menant à une amélioration considérable de la production photoélectrochimique d'H2. En combinant l'approche de co-alliage et de dépôt de co-catalyseur, la production d'H2 sous lumière solaire est triplée. Des études plus spécifiques ont été réalisées afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu. Hydrogen is an attractive non-carbonaceous storable fuel. A promising approach for clean and sustainable hydrogen production is solar driven photoelectrochemical water-splitting. This project aims to modify the properties of TiO2 used as a photoanode, in order to enhance the photoelectrochemical hydrogen production. Designing TiO2 at the nanometric scale with nanotubes is an interesting way to enhance both its reactivity and spatial separation of photogenerated carriers. A co-alloying strategy was investigated. The large introduction of anions (N3-) and cations (Nb5+,Ta5+) in the lattice was found to be an efficient way to reduce the band gap energy of TiO2, allowing absorption of photons in the visible range. A parametric study on the pulsed laser deposition of co-catalysts (cobalt, nickel) on TiO2 NTs was performed. The chemical composition of the co-catalysts can be controlled with the background atmosphere used during the deposition. Under the optimal conditions determined after this study, a significant improvement of photoelectrochemical hydrogen production under both solar and visible light was reached. Combining the co-alloying approach and the co-catalysts deposition leads to tripling the hydrogen production under solar light. In order to have a better understanding of the mechanisms involved, more specific studies have been performed Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 9262312 Université de Strasbourg Strasbourg 2021-12-31 https://theses.hal.science/tel-03186944 application/pdf 9158885 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2019/Thomas_Favet_2019_ED222.pdf http://www.theses.fr/2019STRAF068/abes https://theses.hal.science/tel-03186944 https://theses.hal.science/tel-03186944 https://theses.hal.science/tel-03186944 https://theses.hal.science/tel-03186944 Favet Thomas 1989-09-08 FR 254503527 https://theses.fr/2019STRAF068 2019STRAF068 https://doi.org/10.70675/133651f3z0d8bz4e12zb107z55b95a39d713 2019-12-17 Chimie des matériaux Strasbourg 131056549 Institut national de la recherche scientifique (Québec, province) MADS_ETABLISSEMENT_DE_COTUTELLE_1 029000297 Doctorat Docteur es non oui Keller Valérie MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 079431097 El Khakani Moulay Ali MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 18549174X Macak Jan MADS_PRESIDENT_DU_JURY 242770053 Keller Valérie MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 079431097 El Khakani Moulay Ali MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 18549174X Macak Jan MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 242770053 Toupance Thierry MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 113325606 Santinacci Lionel MADS_MEMBRE_DU_JURY_5 202394018 Cottineau Thomas MADS_MEMBRE_DU_JURY_6 121772721 Toupance Thierry MADS_RAPPORTEUR_1 113325606 Santinacci Lionel MADS_RAPPORTEUR_2 202394018 École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504081 Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 157548457 255208 ddc:540 Institut national de la recherche scientifique (Québec, province) Keller Valérie El Khakani Moulay Ali Macak Jan Keller Valérie El Khakani Moulay Ali Macak Jan Toupance Thierry Santinacci Lionel Cottineau Thomas Toupance Thierry Santinacci Lionel École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (Strasbourg) PDF 9262312