Contrôle de la chimie de surface et mise en forme du nanodiamant pour la production de carburants solaires

Control of surface chemistry and shaping of nanodiamond for the production of solar fuels

• Auteur / Autrice : Lorris Saoudi
• Direction : Jean-Charles Arnault, Hugues Girard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Soutenance le 24/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l’ingénierie et des systèmes (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Alexandre Dazzi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jocelyn Achard, Nathalie Job, Souhir Boujday, Tristan Petit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jocelyn Achard, Nathalie Job

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanocristaux de diamant

Carburants solaires

Carbones poreux

Dioxyde de carbone

Hydrogène

Photocatalyse

Diamant

Nanoparticules photocatalytiques

Mots clés libres

Nanodiamant

Photocatalyse

Dihydrogène

Dioxyde de carbone

Couches poreuses

Carburants solaires

Nanodiamond

Photocatalysis

Dihydrogen

Carbon dioxide

Porous structure

Solar fuels

Résumé

Parmi les nombreux allotropes du carbone, le nanodiamant (ND) présente des propriétés singulières permettant son utilisation dans des domaines très variés. Les ND synthétiques utilisés ici proviennent de deux sources distinctes: les nanodiamants de détonation (DND) et ceux issus de broyage (MND). Cette thèse propose une analyse fine des DND et des MND avec des chimies de surfaces oxydées et hydrogénées. Les propriétés physico-chimiques ainsi que leurs comportements en suspension aqueuse seront longuement discutés. La structure électronique exceptionnelle du nanodiamant le place en excellent candidat pour la génération de carburants solaires. Les ND seront donc utilisés comme photocatalyseurs pour photogénérer du H2 ainsi que pour la photoréduction du CO2. Enfin, un procédé innovant de mise en forme sera utilisé pour synthétiser des structures poreuses nanocomposites de nanodiamants et de carbone amorphe pour des applications en photoélectrocatalyse.

Among the many allotropes of carbon, nanodiamond (ND) has unique properties that enable its use in a wide variety of applications. The synthetic ND used here come from two distinct sources: detonation nanodiamonds (DND) and milled nanodiamonds (MND). This PhD thesis proposes a detailed analysis of DND and MND with oxidized and hydrogenated surface chemistries. Their physicochemical properties and behavior in aqueous suspension will be discussed at length. Its unique electronic structure sets nanodiamond as an excellent candidate for solar fuel generation. Hence, ND will be used as photocatalysts to photogenerate H2 and photoreduce CO2. Finally, an innovative shaping process will be used to synthesize porous nanocomposite structures of nanodiamonds and amorphous carbon for photoelectrocatalysis applications.