Thèse

La production verte de dihydrogène (H2) est une solution potentielle pour répondre à la crise énergétique actuelle. Le craquage de l’eau par photocatalyse permet l’obtention de dihydrogène et d’oxygène. Cependant des électrocatalyseurs sont nécessaires pour avoir une séparation efficace de l’eau (aussi bien au niveau de la réaction d’évolution de H2 que de O2). À ce jour, les nanomatériaux de métaux nobles sont les matériaux les plus performants. Néanmoins, ces ressources sont non seulement rares et coûteuses, mais aussi instables et sujettes aux empoisonnements lors des réactions électrochimiques. Il est donc urgent de développer des électrocatalyseurs peu coûteux, très efficaces et stables pour la séparation globale de l’eau.

Dans ce contexte, les matériaux d’électrocatalyseurs à base de molybdène (Mo) sont très prometteurs et suscitent actuellement un intérêt croissant dans le domaine de l’énergie. Notre groupe a d’ores et déjà démontré la possibilité d’obtenir de grandes quantités de carbures de Mo/nanocomposites de carbone en utilisant de l’eau comme solvant et un précurseur d’oxyde de Mo sûr à faible coût, présentant de bonnes activités catalytiques. Le projet a pour vocation l’exploration de nouveaux matériaux dopés, permettant d’accroitre les performances électrochimiques.

Il s’agira de synthétiser à grande échelle et en une seule étape par pyrolyse laser des carbures ou (oxy)nitrures de molybdène dopés sous forme de nanocomposites (directement en mélange avec du carbone graphitique (GC)), noté MoMX/GC (M : Ni, Co, Cu, Fe ; X = C, N). Les composés seront caractérisés par diffraction des rayons X et spectroscopies FTIR / Raman. Les mécanismes de photocatalyse seront étudiés via notamment le suivi de la production de dihydrogène en collaboration avec l’Institut des Sciences Chimiques à Rennes.

Références bibliographiques
T. Caroff et al., Facile synthesis and characterization of molybdenum carbides/carbon nanocomposites by laser pyrolysis, Nanomanufacturing 2022, 2, 112.
Q. Wang et al., Particulate photocatalysts for light-driven water splitting: mechanisms, challenges, and design strategies, Chem. Rev. 2020, 120, 919.