Note ABES Développement d'une méthode de caractérisation photoélectrochimique localisée pour déterminer l’impact de modifications morphologiques et électroniques sur l'efficacité de photoconversion des nanotubes de TiO2 Development of a local photoelectrochemical characterization method to determine the impact of morphological and electronic modifications of TiO2 nanotubes on the photoconversion efficiency Photoélectrochimie TiO2 Nanomatériaux Production H2 Synthèse électrochimique Photoelectrochemistry TiO2 Nanomaterials H2 production Electrochemical synthesis 541 Chimie physique et théorique Photoélectrochimie Nanoparticules L’exploitation de l’énergie solaire permettrait de faire face au réchauffement climatique et à la demande grandissante d’énergie. L’énergie solaire peut être convertie directement en énergie chimique. Dans ce contexte, il est présenté une photoanode de TiO2 capable, par l’absorption de lumière, de dissocier l’eau et de générer de l’hydrogène : un carburant. Pour optimiser la photoconversion du matériau, le TiO2 a été nanostructuré, afin d’améliorer l’utilisation des charges photogénérées et une stratégie de co-alliage a été employée pour étendre la photoréponse du matériau. Une morphologie de nanotubes a été obtenue par synthèse électrochimique. Les espèces anioniques (N3+) et cationiques (Nb5+/Ta5+) insérées dans la structure du TiO2 ont permis au matériau d’absorber dans le visible, en modifiant ses propriétés électroniques. Cependant, leur modification influe aussi sur l’épaisseur optimale du matériau, qui donne le meilleur rendement de photoconversion. Afin de caractériser rapidement cette épaisseur optimale, une synthèse innovante d’un gradient de longueurs de nanotubes, ainsi qu’un système d’analyse localisée ont été développés. Les résultats de la mesure localisée du gradient de longueur ont permis de caractériser efficacement et avec précision l’épaisseur optimale des différents matériaux dopés. Grâce au nombre important de données acquises avec cette méthode, une simulation a été réalisée, à partir de laquelle des informations sur les propriétés d’absorbance et de diffusion des porteurs de charge ont pu être obtenues pour les différents types de dopage. The solar light has a great potential to face the challenge of clean energy production for limiting global warming. Solar energy can be directly converted into storable chemical energy. Therefore, this thesis presents a TiO2 photoanode, which is able by light absorption to dissociate water and generate hydrogen: a solar fuel.To optimize the photoconversion efficiency of the material, TiO2 was nanostructured in order to improve the use of the photogenerated charges, and a co-alloy strategy was employed to extend the material’s photo-response. Nanotubes morphology was obtained by an electrochemical synthesis. The anionic (N3+) and cationic (Nb5+/Ta5+) species inserted in TiO2 structure allowed a visible light absorption, by modification of the material’s electronics properties. However, their modifications influence the optimal thickness of the material, which gives the best photoconversion efficiency. To rapidly determine this thickness, a novel synthesis of a nanotubes length gradient and a local characterization were developed during these works. The local measurements of the length gradient allowed to determine quickly and accurately the optimal thickness of the different doped material. Thanks to the quantity of data acquired by the method, simulations were performed, which gave information about absorbance and charge carriers diffusion properties, for the different doped synthetized materials. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 7075963 Université de Strasbourg Strasbourg 2022-12-31 https://theses.hal.science/tel-03630550 application/pdf 8220538 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2020/Gelb_Florian_2020_ED222.pdf http://www.theses.fr/2020STRAF028/abes https://theses.hal.science/tel-03630550 https://theses.hal.science/tel-03630550 https://theses.hal.science/tel-03630550 https://theses.hal.science/tel-03630550 Gelb Florian 1994-01-07 FR 261552244 https://theses.fr/2020STRAF028 2020STRAF028 https://doi.org/10.70675/0e09181aza076z4d69zaa49z3d92ebcb399d 2020-12-17 Chimie-physique / Chimie des matériaux Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Keller Valérie MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 079431097 Rogez Guillaume MADS_PRESIDENT_DU_JURY 071635718 071635718 Cottineau Thomas MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 121772721 121772721 Magnan Hélène MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 183283821 Roualdes Stéphanie MADS_RAPPORTEUR_1 130332585 Loget Gabriel MADS_RAPPORTEUR_2 165432586 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 Keller Valérie Rogez Guillaume Cottineau Thomas Magnan Hélène Roualdes Stéphanie Loget Gabriel École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (Strasbourg) PDF 7075963