Thèse soutenue

Matériaux bi-fonctionnels pour le stockage et la conversion de l'énergie solaire
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Auteur / Autrice : Iryna Sagaidak
Direction : Frédéric SauvageAlbert Nguyen Van Nhien
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie. Chimie des solides et Sciences des matériaux
Date : Soutenance le 10/07/2019
Etablissement(s) : Amiens
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de réactivité et chimie des solides (Amiens) - Laboratoire de Glycochimie des Antimicrobiens et des Agro-ressources (Amiens)
Jury : Président / Présidente : Emmanuel Baudrin
Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Sauvage, Albert Nguyen Van Nhien, Thierry Djenizian, David Muñoz-Rojas, Michel Sliwa
Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Djenizian, David Muñoz-Rojas

Résumé

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La nature intermittente de l'énergie solaire est souvent résolue par un couplage entre le PV et une batterie. Notre approche plus fondamentale vise à développer des matériaux capables de combiner ces deux fonctions à l'échelle moléculaire. Des nanocristaux de TiO2 de 5 nm ont été synthétisés dans notre groupe, ce qui a permis une réaction quantitative de photorecharge sous illumination standard. Nous présentons ici une étude originale portant sur l'évolution des propriétés optoélectroniques et de la dynamique du transfert de charge dans une électrode de TiO2 à l'aide d'expériences spectroscopiques in operando effectuées pendant le fonctionnement de la batterie. L'augmentation de la valeur de la bande interdite et de l'absorbance a été observée lors de l'insertion du lithium dans TiO2. Un décalage négatif en énergie de la bande de conduction indique un potentiel plus oxydant des trous photogénérés dans le Li0.6TiO2 par rapport au TiO2 initial. En analysant les processus de recombinaison dans Li0.6TiO2, nous avons établi une compétition entre les processus ultra-rapides (gamme ps) de recombinaison directe et de transfert de charge vers Ti3+ dans Li0.6TiO2, ce qui limite potentiellement le rendement de la réaction de photorécharge. Cette étude a été étendue à d'autres matériaux d'insertion généralement utilisés dans les batteries lithium-ion (Li4Ti5O12, LiCoO2, LiFePO4, MoO3, etc.). Les positions de bord de bande, la bande interdite, le type de porteurs de charge et leur concentration ont été mesurées et rassemblées dans une base de données. Basé sur ces résultats, la possibilité de photorécharge induite par la lumière a été évaluée et les premiers résultats discutés