Thèse Etude de la Compartimentation dans la Production de Carburants Solaires Parphotocatalyse H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Chimie
École doctorale : Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes
Laboratoire de recherche : Service de Bioénergétique, Biologie Structurale et Mécanismes
Direction de la thèse : Annamaria QUARANTA ORCID 0000000150518658
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-31T23:59:59

Ce projet vise à développer des systèmes hybrides innovants, composés d'assemblages moléculaires et semi-conducteurs, afin de convertir efficacement la lumière du soleil pour les dispositifs de carburant solaire. En particulier, nous nous concentrerons sur l'effet de la compartimentation sur les demi-réactions catalytiques, à savoir l'oxydation de l'eau et la réduction du CO2, ainsi que sur l'absorption de la lumière. La compartimentation sera obtenue en utilisant des imogolites, nanotubes d'aluminosilicate avec un extérieur hydrophile et un intérieur hydrophobe. Ces nanotubes seront modifiés avec des colorants et interfacés avec des catalyseurs d'oxydation et/ou de réduction. L'absorption de la lumière et les réactions catalytiques seront étudiées par spectroscopie optique et vibrationnelle, les performances et la stabilité du système seront évaluées par la détection des produits et l''étude des voies de dégradation.

Conversion of CO2 and water into fuels and chemicals using sunlight energy, also known as artificial photosynthesis, is key to developa clean and sustainable energy system. Although recent advances made in the fields of photo- and electro-catalysis have improvedreaction yields, a detailed understanding of all the interactions at play during (photo)catalysis is still missing. This is necessary to controland fine-tune such a multi-faceted process consisting of physical (light absorption, energy transfer, charge separation) and chemical(bond breaking/making, catalysis) events. Development of functional compartmentalisation of photoabsorber and catalytic units in hybridsystem is an innovative strategy to that should allow separation and optimisation of different processes. Imogolites are prormising materials to reach compartmentalisation.

understanding the role of compartmentalisation in photocatalysis in order to improve the entire process

In order to decipher mechanistic aspects of the photocatalytic processes time-resolved photophysical studies using nanosecondtransient absorption and time-resolved Fourier Transform InfraRed (FTIR) spectroscopy. Whenever required, electrochemical andspectro-electrochemical studies will also be performed. Combination of spectrosocpic studies and evaluation of catalytic performances will allow to understand the initial steps of the photoredox process and identify catalytic intermediates and photodegradation pathways.With this information in hand, optimisation of the photocatalytic process will be pursued.