Animateur : M. Calatayud
Les régions aux frontières de plusieurs phases ou matériaux présentent des propriétés spécifiques qui les rendent attractives pour de nombreuses applications technologiques. On s’intéresse en particulier aux domaines suivants
– H2 et oxydes métalliques : H2 est un vecteur énergétique prometteur qui pourrait remplacer à terme les combustibles fossiles. Son interaction avec les oxydes métalliques n’est pas aussi simple qu’on pourrait le penser et conduit à des observations surprenantes : stabilisation de H dans une matrice de TiO2, utilisation de CeO2 pour des réactions catalytiques d’hydrogénation en absence de métal noble, ou production efficace de H2 sur IrO2. Nous allons étudier ici les facteurs influençant l’interaction oxyde-hydrogène au niveau physicochimique en se focalisant sur la compréhension de la stabilisation des diverses espèces hydrogène formées avec les oxydes.
– Nanoparticules : le contrôle de taille et de forme des nanoparticules est un enjeu actuel dans le domaine de la synthèse chimique pour diverses applications. Nous allons étudier d’une part des oxydes à base d’oxyde (TiO2, SiTiOx) et d’autre part des systèmes métalliques (Ag, Au, Pt) en se focalisant sur le rôle des modifications intrinsèques (impuretés, défauts) et extrinsèques (adsorption de petites molécules et surfactants, présence d’un solvant) sur leurs propriétés, notamment cristallinité, interaction avec la lumière et réactivité chimique.
Faits marquants
Rendre la SiO2 plus réductible que TiO2. La silice est connue pour être peu réductible alors que l’oxyde de titane peut se réduire beaucoup facilement. Or cette propriété peut être inversé lorsque la taille du système est diminuée : au niveau (sub)nanométrique, les agrégats de silce perdent plus facilement leurs oxygènes que leurs équivalents de TiO2. Cette réactivtié inattendue est associée à la présence de sites stabilisés en basse dimensionalité. link
Utiliser CeO2 pour casser H2 à basse température. L’activation et la dissociation de H2 est une étape importante dans beaucoup de processus chimiques. Elle est souvent effectuée par des métaux, mais récemment il a été découvert que la cérine CeO2 est également active. Nous avons prédit que des nanoparticules cubiques de CeO2 devraient dissocier H2 à température ambiante, car la topologie de ses surfaces nécessite seulement 0.16 eV pour activer la molécule, et stabilise des intermédiaires hydrure autrement défavorisés. link
Mots clé : hydrogène, oxydes métalliques, métaux nobles, catalyse hétérogène, photocatalyse, surfaces, interfaces, nanoparticules.