{"id":167,"date":"2024-10-29T15:01:15","date_gmt":"2024-10-29T14:01:15","guid":{"rendered":"http:\/\/wwww.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/?page_id=167"},"modified":"2025-07-08T17:11:33","modified_gmt":"2025-07-08T15:11:33","slug":"developpement-de-nouveaux-nanomateriaux","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/axes-scientifiques\/inpact\/developpement-de-nouveaux-nanomateriaux\/","title":{"rendered":"D\u00e9veloppement de nouveaux nanomat\u00e9riaux pour la conversion de l\u2019\u00e9nergie solaire et la g\u00e9n\u00e9ration d\u2019hydrog\u00e8ne par photocatalyse"},"content":{"rendered":"

D\u00e9veloppement de nouveaux nanomat\u00e9riaux pour la conversion de l\u2019\u00e9nergie solaire et la g\u00e9n\u00e9ration d\u2019hydrog\u00e8ne par photocatalyse<\/h3>\n
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Christophe Colbeau-Justin (Prof), Mohamed N. Ghazzal (MCF), Isabelle Lampre (Prof), Alireza Ranjbari (MCF), Hynd Remita (Directrice de Recherche), Samy Remita (Prof), Yamina Chouli (PostDoc), Wahid Ullah (PostDoc)
\nAlumni : Srabanti Ghosh (PostDoc), Jian Li (PostDoc), Yassine Naciri (PostDoc), Souad Abdou Zeid (Doc), Teseer Bahry (Doc), Yamina Chouli (Doc), Zhenpeng Cui (Doc), Dita Floresyona (Doc), Alisha Khan (Doc), Marija Knezevic (Doc), Eunice Lopez (Doc), Andrea Mendez-Medrano (Doc), Vien-Duong Quach (Doc),\u00a0 Cong Wang (Doc), Xiaojiao Yuan (Doc)<\/p>\n<\/div>\n<\/div><\/div><\/div>

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Il existe une grande dynamique dans la recherche de mat\u00e9riaux pour la conversion d\u2019\u00e9nergie solaire, pour la d\u00e9pollution et le \u00ab splitting \u00bb de l\u2019eau en oxyg\u00e8ne et en hydrog\u00e8ne. Nous avons d\u00e9velopp\u00e9 de nouveaux photocatalyseurs tr\u00e8s actifs \u00e0 base de TiO2 photonique, de polym\u00e8res conjugu\u00e9s, de graphdiyne ou de perovskites. La synth\u00e8se de ces mat\u00e9riaux fait appel \u00e0 la chimie douce et \u00e0 la radiolyse stationnaire, domaine d\u2019expertise de l\u2019\u00e9quipe et m\u00e9thode de choix pour g\u00e9n\u00e9rer des nanomat\u00e9riaux (NMs), en solution ou en pr\u00e9sence de support, en particulier des nanoparticules mono- et bim\u00e9talliques, de taille et forme contr\u00f4l\u00e9es ou des polym\u00e8res conjugu\u00e9s nanostructur\u00e9s.<\/p>\n<\/div>\n<\/div><\/div><\/div><\/div>

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Photosyst\u00e8me II et nano-PolyDiPhenylButadiyne.<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div><\/div>

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Couverture : Structure chirale nano-structur\u00e9es pour la production photocatalytique d\u2019H2<\/sub>.<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div><\/div>

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Couverture : H\u00e9t\u00e9rojonction graphdyine pour la production photocatalytique d\u2019H2<\/sub>.<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div><\/div><\/div>

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Nous avons montr\u00e9 que les polym\u00e8res conjugu\u00e9s nanostructur\u00e9s (PCN) \u00e9taient tr\u00e8s actifs pour l\u2019oxydation de l\u2019eau [Patel2020<\/a>]. Les \u00e9lectrons et les protons issus de la photo-oxydation de l'eau sont stock\u00e9s sur le semi-conducteur organique nanostructur\u00e9. Ainsi, nous avons r\u00e9ussi \u00e0 reproduire le fonctionnement du Photosyst\u00e8me II, complexe enzymatique naturel des organismes photosynth\u00e9tiques. Nous d\u00e9veloppons \u00e9galement des mat\u00e9riaux multifonctionnels composites La1-x<\/sub>Tix<\/sub>FeO3<\/sub>-PCN pour la d\u00e9pollution de l\u2018eau. Nous avons mis au point une m\u00e9thode radiolytique alternative aux m\u00e9thodes chimiques et \u00e9lectrochimiques pour la synth\u00e8se en milieu aqueux ou organique, de diff\u00e9rents types de polym\u00e8res ou copolym\u00e8res conducteurs (PC) nanostructur\u00e9s [Bahry2018<\/a>, Bahry2020<\/a>, Bahry2021<\/a>], diff\u00e9remment fonctionnalis\u00e9s, d\u2019hydrophilie ajustable et de morphologie contr\u00f4l\u00e9e. Nous avons d\u00e9montr\u00e9 que ces nanostructures de PC constituaient une nouvelle classe de photocatalyseurs, tr\u00e8s performants pour des applications environnementales (d\u00e9gradation de polluants organiques) [Yuan2019<\/a>, Yuan2020a<\/a>, Chouli2022<\/a>], avec une activit\u00e9 sous lumi\u00e8re visible bien sup\u00e9rieure \u00e0 celle de la plupart des photocatalyseurs connus. Des nanomat\u00e9riaux composites \u00e0 base de PC et d\u2019argiles ou de mat\u00e9riaux de type COF (Covalent Organic Framework) sont aussi synth\u00e9tis\u00e9s par radiolyse. Ces travaux ont permis de d\u00e9velopper plusieurs collaborations internationales avec des \u00e9quipes de Pologne, du Japon, du Mexique, d\u2019Alg\u00e9rie, de Chine et d\u2019Inde. Dans le cadre d\u2019une collaboration avec le Luxembourg et la Belgique, des photocatalyseurs \u00ab\u00a0photoniques\u00a0\u00bb \u00e0 base de TiO2<\/sub> avec une architecture p\u00e9riodique 3D modulable sont synth\u00e9tis\u00e9s par chimie douce en utilisant la cellulose comme agent structurant. Ces mat\u00e9riaux permettent d\u2019am\u00e9liorer le rendement quantique et les propri\u00e9t\u00e9s photocatalytiques du TiO2<\/sub> sans avoir besoin d\u2019ajouter de m\u00e9taux nobles [Gesesse2019<\/a>, CWang2020<\/a>, CWang2021<\/a>, CWang2023a<\/a>]. Nous avons d\u00e9velopp\u00e9 des h\u00e9t\u00e9rojonctions \u00e0 base d\u2019allotrope de carbone \u00ab Graphdiyne \u00bb pour la g\u00e9n\u00e9ration d\u2019H2<\/sub> et la valorisation de CO2<\/sub>. Une m\u00e9thode de synth\u00e8se simple avec un rendement proche de 100% a \u00e9t\u00e9 mise en place [Li2022<\/a>]. La bande interdite de ces mat\u00e9riaux a \u00e9t\u00e9 modifi\u00e9e afin de les rendre photoactifs pour la production d\u2019H2 <\/sub>[Li2021<\/a>, CWang2023b<\/a>]. Concernant la production d\u2019H2<\/sub>, nous avons poursuivi nos travaux sur la modification en surface de TiO2<\/sub> ou d\u2019autres semiconducteurs tels que les polym\u00e8res conjugu\u00e9s nanostructur\u00e9s par des nanoparticules bim\u00e9talliques \u00e0 base de Ni, Fe et m\u00e9taux plasmoniques (Pd-Au,\u00a0Ni-Au, Pt-Ni, etc.) induites par radiolyse et par des mat\u00e9riaux poreux de type Metal Organic Frameworks (MOFs) [Yuan2020b<\/a>]. Nous avons montr\u00e9 par exemple que le nickel facilitait la formation des liaisons H-H et que le taux d\u2019\u00e9volution d\u2019hydrog\u00e8ne est plus important avec une co-modification avec un autre m\u00e9tal, un effet synergique entre les deux m\u00e9taux \u00e9tant obtenu [Wang2023<\/a>]. Des modifications en surface de TiO2<\/sub> par des MOFs \u00e0 base de cuivre ont \u00e9galement donn\u00e9 des r\u00e9sultats tr\u00e8s prometteurs en termes de production de H2 <\/sub>[Martinez2019<\/a>]. Nous d\u00e9veloppons des mat\u00e9riaux composites \u00e0 base de MOFs pour la g\u00e9n\u00e9ration et le stockage d\u2019H2<\/sub>. La structure de ces mat\u00e9riaux composites est cruciale pour des applications en photocatalyse. En collaboration avec le Laboratoire de Chimie des Polym\u00e8res Organiques et l\u2019Institut des Sciences Mol\u00e9culaires, nous avons montr\u00e9 qu\u2019une famille de semiconducteurs organiques \u00e0 base de trim\u00e8res conjugu\u00e9s de type Donneur-Accepteur-Donneur forment, sous irradiation UV ou visible, des paires \u00e9lectrons-trous et sont tr\u00e8s efficaces pour la production d\u2019H2 <\/sub>[Yuan2023<\/a>]. Leurs propri\u00e9t\u00e9s photophysiques, chimiques et \u00e9lectriques remarquables en font d\u2019excellents candidats pour la conversion de l'\u00e9nergie solaire en \u00e9nergie chimique.<\/p>\n

Des photocatalyseurs c\u0153ur-coquille sont d\u00e9velopp\u00e9s par chimie douce pour la production d\u2019H2<\/sub> et la valorisation de la biomasse\u00a0: des nanoparticules m\u00e9talliques sont encapsul\u00e9es dans une fine couche de TiO2<\/sub>. L\u2019optimisation de l\u2019interaction entre le photocatalyseur et les co-catalyseurs li\u00e9e \u00e0 la pr\u00e9sence de d\u00e9fauts \u00e0 l\u2019interface nanoparticules\/photocatalyseur engendre des propri\u00e9t\u00e9s photophysiques et photocatalytiques am\u00e9lior\u00e9es [Gesesse2018<\/a>, Gesesse2020<\/a>, Ferraz2021<\/a>].<\/p>\n

Par ailleurs, des p\u00e9rovskites sujettes \u00e0 une dissolution en milieu aqueux ont aussi pu \u00eatre stabilis\u00e9es par encapsulation dans une matrice inorganique. Une fois stabilis\u00e9s, ces mat\u00e9riaux ont d\u00e9montr\u00e9 une activit\u00e9 et stabilit\u00e9 pendant la production photocatalytique d\u2019H2 <\/sub>[Knezevic2023<\/a>].<\/p>\n<\/div>\n<\/div><\/div><\/div><\/div>

Collaborations<\/h3>\n
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Marie Erard et Ariane Deniset (CPSysBio, ICP), Pascal Pernot (Th\u00e9oSim, ICP), Minh-huong Ha-Thi et Thomas Pino (ISMO), Ally Aukauloo et Fran\u00e7ois Brisset (ICMMO), Erwan Paineau (LPS); Robert Wojcieszak (UCCS, Universit\u00e9 de Lille)\u00a0; Patricia Beaunier (LRS, Sorbonne Universit\u00e9)\u00a0; Eric Cloutet (LCPO, Universit\u00e9 de Bordeaux)\u00a0; Fabrice Goulard (LPPI, Universit\u00e9 Cergy Pontoise)\u00a0; Matthieu Gervais (PIMM, CNAM\/ENSAM)\u00a0; Mariusz Pietrowski (Polytechnic Univ. Gdansk,\u00a0 Pologne)\u00a0; Miguel A. Valenzuela (IPICYT, San Luis Palosi, Mexique)\u00a0; Fatiha Belkhadem-Mokhtari (Universit\u00e9 d\u2019Oran, Alg\u00e9rie)\u00a0; J\u00e9r\u00f4me Cornil (Laboratory for Chemistry of Novel Materials, Center for Research in Molecular Electronics and Photonics, University of Mons, Belgique) ; Damien Debeker (Institute of Condensed Matter and Nanosciences (IMCN), UCLouvain, Belgique) ; Bor Kae Chang (Department of Chemical and Materials Engineering National Central University, Taiwan) ; Jingwei Li (School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangzhou, Chine) ; Xu Han (Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)) ; Jordi Arbiol (CSIC and BIST, Campus UAB, Bellaterra, Barcelona, ICREA, Espagne) ; Abdelghani Laachachi (Department of Materials Research and Technology, Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), Luxembourg) ; Liane M. Rossi (Departamento de Qu\u00edmica Fundamental, Instituto de Qu\u00edmica, Universidade de S\u00e3o Paulo, Br\u00e9sil) ; Rituporn Gogol\u00a0 (School of Basic Sciences, Indian Institute of Technology, Mandi, Inde)\u00a0; Zenpeng Cui (School of Nuclear Science and Technology, Lanzhou University, Gansu, Chine)<\/p>\n<\/div>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Christophe Colbeau-Justin (Prof), Mohamed N. Ghazzal (MCF), Isabelle Lampre (Prof), Alireza Ranjbari (MCF), Hynd Remita (Directrice de Recherche), Samy Remita (Prof), Yamina Chouli (PostDoc), Wahid Ullah (PostDoc) Alumni : Srabanti Ghosh (PostDoc), Jian Li (PostDoc), Yassine Naciri (PostDoc), Souad Abdou Zeid (Doc), Teseer Bahry (Doc), Yamina Chouli (Doc), Zhenpeng Cui (Doc), Dita Floresyona (Doc), Alisha… Lire la suite »D\u00e9veloppement de nouveaux nanomat\u00e9riaux pour la conversion de l\u2019\u00e9nergie solaire et la g\u00e9n\u00e9ration d\u2019hydrog\u00e8ne par photocatalyse<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":159,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"off","neve_meta_content_width":100,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"class_list":["post-167","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/167","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=167"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/167\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":446,"href":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/167\/revisions\/446"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/159"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.icp.universite-paris-saclay.fr\/temic\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=167"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}