Thèse en cours

Elaboration d'oxydes à haute entropie en vue des applications pour la photocatalyse

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Auteur / Autrice : Magan Himanshu
Direction : Nita Dragoe
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Chimie
Date : Inscription en doctorat le 04/12/2023
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay
Equipe de recherche : Synthèse, Propriétés & Modélisation des Matériaux
Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Résumé

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L'entropie est généralement associée au désordre mais peut parfois être utilisée comme force motrice pour créer de nouveaux matériaux structurellement simples. Dans les systèmes à plusieurs éléments et à des températures élevées, le terme entropique TΔS peut devenir la partie dominante de l'énergie totale de Gibbs. Dans ce cas, l'entropie est maximale pour une distribution statistique des atomes parmi les sites disponibles et contrôlera le résultat de la réaction, conduisant à de nouvelles structures. Ainsi le système cristallise dans une phase stabilisée par entropie, en général de haute symétrie, même pour des composés qui ne forment pas de solution solides. Quelques nouvelles compositions ont commencé à être rapportées pour des structures cristallines plus complexes avec plusieurs cations. Dans ces structures, les propriétés ne sont plus seulement contrôlées par la nature chimiques des cations présents sur l'un ou l'autre des sites, mais par l'interaction entre cations des deux sites, ce qui peut conduire à la possibilité de développer des matériaux multifonctionnels, ou à des propriétés physiques exotiques. Les systèmes choisis pour ce projet sont des oxydes complexes, avec des configurations électroniques d0 qui peuvent être dopés pour le rendre sémiconducteurs. Il s'agit des tungstates de type MWO4, de BaMV2O4 et des spinelles AB2O4. Pour ces structures plusieurs compositions de départ ont déjà été synthétisées et ont montré des propriétés prometteuses. L'activité scientifique de la thèse sera partagée en une étape exploratoire afin d'identifier les compositions stabilisées par entropie de configuration et déterminer les dopants adaptés pour contrôler leurs spectres d'absorption. Dans une deuxième étape, pour les compositions qui semblent intéressantes, des études d'activité catalytique seront effectuées.