Nanomatériaux à base de MOF pour la réduction photocatalytique de CO2 et la production de l'hydrogène

MOF-based nanomaterials for photocatalytic CO2 reduction and H2 production

• Auteur / Autrice : Maria Anagnostopoulou
• Direction : Valérie Keller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 16/06/2023
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Bégin-Colin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Konstantinos Christoforidis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paolo Fornasiero, Gerasimos Armatas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxyde de titane

Nitrures

Metal-organic frameworks

Génération d'hydrogène

Photocatalyse

Mots clés libres

Photocatalyse

Réduction de CO2

Production d'hydrogène

MOF

Nitrure de carbone

Dioxyde de titane

Photocatalysis

CO2 reduction

Hydrogen production

MOF-based

Carbon nitride

Titanium dioxide

Résumé

Au cours des dernières années, le réchauffement climatique est devenu de plus en plus évident. Les émissions excessives de gaz à effet de serre en sont la principale cause. Le CO2 est l'un de ces gaz à effet de serre, dont l'augmentation dans l'atmosphère est attribuée à la déstabilisation du cycle du carbone et aux émissions anthropiques (c'est-à-dire, l'industrie, les transports). Afin de résoudre ce problème, la diminution des émissions de CO2 par la transition énergétique vers des ressources respectueuses de l'environnement et la conversion du CO2 en d'autres produits chimiques à valeur ajoutée, est suggérée. Dans cette direction, la photocatalyse est introduite comme une voie prometteuse et respectueuse de l'environnement, en réduisant le CO2 en d'autres produits chimiques, qui peuvent être utilisés comme carburants, appelés carburants solaires (CH4, CO, H2). Outre la lumière du soleil, la présence de photocatalyseurs est également nécessaire. Les photocatalyseurs les plus couramment étudiés présentent certains désavantages. Par conséquent, cette thèse vise à coupler des matériaux MOF avec des semi-conducteurs couramment utilisés (g-C3N4, TiO2), afin d'obtenir des matériaux composites avec des propriétés photocatalytiques supérieures à leurs constituants.

Over the past few years, global warming has become more and more evident. Excessive greenhouse gas emissions are the main cause. CO2 is one of the greenhouse gases, whose increase on the atmosphere is attributed to the destabilization of carbon cycle and the anthropogenic emissions (i.e., industry, transport). In order to tackle this problem, the decrease of CO2 emissions by energetic transition towards environmental-friendly resources and the CO2 conversion to other high-added value chemicals, is suggested. In this direction, photocatalysis is introduced as a promising and environmentally friendly pathway, by reducing CO2 into other chemicals, which can be used as fuels-so called solar fuels (CH4, CO, H2). Except for the presence of sunlight, the presence of photocatalysts is also prerequisite. Actually, the most commonly studied photocatalysts present some shortcomings. Therefore, this thesis aims to couple MOFs materials with commonly used semiconductors (g-C3N4, TiO2), aiming to obtain composite materials with photocatalytic properties superior to their bare counterparts.