Nanoparticules coeur-coquille d'oxyde de fer et de cobalt pour l'électrocatalyse de la réaction de dégagement de l'oxygène
Langue Anglais
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Modalités de diffusion de la thèse :
  • Thèse confidentielle jusqu'au 31/01/2023.
 
Auteur : Royer, Lisa
Date de soutenance : 08-11-2022

Directeur(s) de thèse : Savinova, Elena R. - Bonnefont, Antoine - Pichon, Benoît

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....) - Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
 
Discipline : Chimie-physique
Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie

Mots-clés libres : Réaction de dégagement de l’oxygène (OER), Oxyde de cobalt, Oxyde de fer, Nanoparticule coeur coquille, Operando spectroscopie de structure près du seuil d'absorption de rayons X (NEWAFS)
Mots-clés :
  • Oxydes de cobalt
  • Nanoparticules d'oxyde de fer
  • Nanoparticules
  • Spectrométrie XANES
Résumé : Cette thèse étudie un nouveau type de catalyseur visant à abaisser le potentiel d’activation de la réaction de dégagement de l’oxygène (OER) en milieu alcalin tout en remplaçant les métaux nobles utilisés communément en milieu acide par des oxydes métalliques. Ce catalyseur combine les propriétés conductrices d’un cœur de magnétite (Fe3O4) à l’activité électrocatalytique d’une coquille de ferrite de cobalt (CoFe2O4) dans une structure cœur-coquille Fe3O4@CoFe2O4. Les propriétés électrochimiques de ces nanoparticules (NPs) ont été étudiées systématiquement en modifiant la taille du cœur et l’épaisseur de la coquille. Les NPs constituées d’un cœur de taille supérieur à 12 nm ont permis d’atteindre une activité de 2800 A.g-1cobalt à 1.65 V vs. RHE qui est généralement au-delà des valeurs reportées dans la littérature pour des composés similaires. Les mécanismes se déroulant à la surface des nanoparticules lors de la réaction d’OER ont été étudiées operando et l’étude de la structure électronique des métaux en fonction de leur environnement a permis de suivre l’évolution de leurs degrés d’oxydation et de mettre en évidence la synergie entre les cations de fer (II) et de cobalt (II) pendant l’OER. De plus, l’analyse par microscopie électronique à transmission (STEM HAADF et EELS) a montré que la structure cœur-coquille est conservée lors de cette réaction et qu’elle permet d’éviter la formation de CoOOH en surface dans la gamme de potentiel de l’OER.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2022STRAF023
Type de ressource : Thèse