Résumé :
Parmi les nombreux allotropes du carbone, le nanodiamant (ND) présente des propriétés singulières permettant son utilisation dans des domaines très variés. Les ND synthétiques utilisés ici proviennent de deux sources distinctes: les nanodiamants de détonation (DND) et ceux issus de broyage (MND). Cette thèse propose une analyse fine des DND et des MND avec des chimies de surfaces oxydées et hydrogénées. Les propriétés physico-chimiques ainsi que leurs comportements en suspension aqueuse seront longuement discutés. La structure électronique exceptionnelle du nanodiamant le place en excellent candidat pour la génération de carburants solaires. Les ND seront donc utilisés comme photocatalyseurs pour photogénérer du H2 ainsi que pour la photoréduction du CO2. Enfin, un procédé innovant de mise en forme sera utilisé pour synthétiser des structures poreuses nanocomposites de nanodiamants et de carbone amorphe pour des applications en photoélectrocatalyse.
Mots clés : photocatalyse, dihydrogène, dioxyde de carbone, couches poreuses, carburants solaires
Control of surface chemistry and shaping of nanodiamond for production of solar fuels
Abstract:
Among the many allotropes of carbon, nanodiamond (ND) has unique properties that enable its use in a wide variety of applications. The synthetic ND used here come from two distinct sources: detonation nanodiamonds (DND) and milled nanodiamonds (MND). This PhD thesis proposes a detailed analysis of DND and MND with oxidized and hydrogenated surface chemistries. Their physicochemical properties and behavior in aqueous suspension will be discussed at length. Its unique electronic structure sets nanodiamond as an excellent candidate for solar fuel generation. Hence, ND will be used as photocatalysts to photogenerate H2 and photoreduce CO2. Finally, an innovative shaping process will be used to synthesize porous nanocomposite structures of nanodiamonds and amorphous carbon for photoelectrocatalysis applications.
Keywords: nanodiamond, photocatalysis, dihydrogen, carbon dioxide, porous structure, solar fuels
