Chimie intégrative dédiée aux morphosynthèses de matériaux composites multi-échelles et études de leurs applications en photoluminescence, photocatalyse et photovoltaïque

Integrative Chemistry based morphosyntheses of hierarchical composite materials for photovoltaic, photocatalysis and photoluminescence applications

• Auteur / Autrice : Natacha Kinadjian
• Direction : Rénal Backov, Eric Prouzet, Catherine Henrist
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance le 08/04/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac ; 1963-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-I (1971-2013)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Richetti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pavle Radovanovic, Yuning Li, Aiping Yu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cédric Boissière, Patrick Davidson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photocatalyse

Photoluminescence

Chimie intégrative

Polypyrrole

Oxyde de zinc

Oxyde de titane

Fluides complexes

Sol-gel, Procédé

Cellules solaires à colorant

Couches minces

Mots clés libres

Sol-gel

Chimie intégrative

Fibres

Films

Dioxyde de titane

Oxyde de zinc

Polypyrrole

Photocatalyse

Photoluminescence,

Photovoltaïque

Sol-gel

Intégrative chemistry

Fibers

Films

Titanium dioxide

Zinc oxide

Polypyrrole

Photocatalysis

Photoluminescence

Photovoltaic

Résumé

La mise en forme de matériaux fonctionnels et leur texturation contrôlée à toutes les échelles sont des conditions sine qua non pour l’amélioration des systèmes existants. Ce projet de thèse consiste en la création de structures solides complexes en utilisant des méthodes interdisciplinaires telles que la chimie sol-gel et la physique des fluides complexes. Ainsi, il est possible d’obtenir des fibres ou des films de dioxyde de Titane poreux présentant des pores de différentes tailles organisés hiérarchiquement. Cette organisation texturale optimise le transport de matière (gaz / liquides) pour des applications telles que la dépollution d’air (photocatalyse) ou les cellules solaires à colorant. Par ailleurs, nous avons contrôlé l’alignement de nano-bâtonnets d’oxyde de Zinc au sein d’une fibre macroscopique générant ainsi des propriétés collectives d’émission de lumière (photoluminescence)anisotrope, spécificité d’utilité pour l’électronique à permutation. Enfin, nous avons synthétisé des nano objets anisotropiques et des nano-lamelles de polypyrrole afin de générer des films minces lisses avec des propriétés électriques permettant leur utilisation comme électrode ou électrolyte solide dans des cellules solaires à colorant.

The shaping of functional materials and the control of their texture at all length scales are sine qua non conditions for the improvement of current systems. This PhD project consists in creating complex solid architectures using interdisciplinary methods such as sol-gel chemistry or complex fluids physics. Therefore, it is possible to synthesize Titanium Dioxide macroscopic fibers orfilms which possess a hierarchical porosity. This organization allows the optimization of the matter transport (liquid/gaz) for air depollution application (photocatalysis) or dye-sensitizedsolar cells. In another project, we were able to control the alignment of zinc oxide nanorods within a macroscopic fiber. This alignment provides to the fiber an anisotropic photoluminescence behavior which can be useful for switching devices application. Finally, we synthesized anisotropic particles and nano-sheets of polypyrrole (conducting polymer) in order to obtain smooth thin films presenting interesting electrical properties. The objective was to use them as electrolyte and/or electrode in dye-sensitized solar cells.