Matériaux pour la photocatalyse

Stéphane Jobic (DR), Xavier Rocquefelte (MCF, then Pr. à l'Univ. de Rennes 1 since Sept. 2014)

Notre expertise dans le domaine des matériaux à propriétés photoinduites (luminescence, photovoltaïque, photochromes), nous a naturellement conduits à nous pencher sur des matériaux semi-conducteurs pouvant présenter en surface des propriétés photocatalytiques. Notre objectif était de définir les ingrédients nécessaires à l’obtention d’un semi-conducteur présentant de bonnes performances pour de la photocatalyse dans le domaine du visible. A cette fin, nous nous sommes attachés d'abord à l'étude des propriétés des excitons (paires électron-trou) via une approche de type Bethe Salpeter pour deux variétés allotropiques du composé BiVO4, la variété scheelite présentant une activité photocatalytique autrement supérieure à la variété dreyerite.

Nous avons ensuite développé une approche permettant de déterminer de façon ab initio la position énergétique, sur une échelle absolue, des bandes de valence et de conduction de semi-conducteurs pour prédire à terme les potentialités d'un matériau solide vis-à-vis de réactions d'oxydation et de réduction. En effet, pour être un bon candidat pour la photocatalyse dans le visible, un matériau solide doit certes absorber le rayonnement visible, mais aussi avoir une position en énergie de ces bandes adéquate pour que les réactions redox en surface prennent forme. Cette activité va de pair avec le développement de nouveaux photocatalyseurs plasmoniques décrit dans la rubrique " Matériaux hybrides photoactivables " (mettre adresse web)

Figure. Position énergétique du haut de la bande de valence (bleu) et du bas de la bande de conduction (rouge) pour une gamme de 11 semi-conducteurs. Les valeurs calculées proviennent de la méthode que nous avons développée basée sur des calculs DFT exploitant la fonctionnelle hybride HSE.

 

Participants

Actuellement : Stéphane Jobic (DR), Xavier Rocquefelte (MCF, puis Pr. à l'Univ. de Rennes 1 depuis Sept. 2014)
Précédemment : Tilak Das

 

Collaborations

Institut des Sciences Chimiques de Rennes (mettre site Xavier)

 

Thèses

Theoretical study of the electronic and optical properties of photocatalytic inorganic materials, Tilak Das, 2012,