Ferrites de cobalt substitués et Nanocomposites : de la photoélectrodégradation ultrarapide de polluants organiques à la production solaire d’hydrogène et d’oxygène.

Objectifs

Synthèse d’un matériau, à base de ferrites de cobalt, présentant une efficacité performante en un minimum de temps

Conception d’un photoélectrolyseur solaire à base de ferrites de cobalt

• Le premier volet concerne l’amélioration des performances photocatalytiques pour obtenir une photoélectrodégradation effective et ultrarapide (moins 10 min). Il sera axé sur les propriétés catalytiques du nickel et photosensible du zinc pour élaborer une nouvelle photoanode/photocathode multicomposites basée sur la substitution par le zinc et le nickel des ferrites de cobalt et des nanocomposites ferrites/g-C₃N₄. 
• Le second volet sera dédié à la production d’énergie en utilisant les mêmes catalyseurs (des ferrites de cobalt substituées et des nanocomposites ferrites/g-C₃N₄). L’objectif est la transformation et la valorisation des polluants par voie de photo-électrocatalyse. Il sera question de photoélectrolyse de l’eau (Water splitting) pour produire de du dihydrogène puis l’oxydation et/ou la réduction du méthane et/ou le dioxyde de carbone (gaz à effet de serre).

Laboratoire multi-sites à dimension géographique régionale, implanté à la fois sur Marseille et Toulon, l’IM2NP est une unité mixte de recherche (UMR 7334) sous triple tutelle principale du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), d’Aix-Marseille Université (AMU) et de l’Université de Toulon (UTLN). Le laboratoire est également associé à deux écoles d’ingénieurs : l’Ecole Polytechnique Universitaire de Marseille (Polytech'Marseille) et l’Institut Supérieur d’Electronique et du Numérique (ISEN Yncréa Méditerranée) et est, depuis peu, partenaire du Centre de Microélectronique de Provence (CMP – EMSE) situé à Gardanne. L’unité est rattachée à trois Instituts du CNRS : l'Institut de Physique (rattachement principal), l'Institut de Chimie et l'Institut des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes (rattachements secondaires).

L’IM2NP est structuré en 17 équipes de recherche rassemblées en 5 départements scientifiques qui couvrent l’ensemble de la chaîne de connaissances, des sciences de base (physique du solide, chimie de matériaux) aux dispositifs, circuits et systèmes :

             • PHANO - Physique à l’échelle nanométrique
             • EMONA - Nanostructures fonctionnelles & nano-composants
             • MATER - Structure & chimie des matériaux
             • DETECT - Détection, rayonnements et fiabilité
             • ACSE - Analyse & conception des systèmes électroniques

L'équipe « Nano-Structuration, Réactivité et Environnement » (NSRE) multidisciplinaire, compte 5 enseignants-chercheurs (1 PR, 1MC HDR, 3 MC). Grâce à des expertises en sciences des matériaux, physique du solide, chimie inorganique et colloïdale, microscopie électronique, l’objectif principal de l’équipe est l'élaboration de nano-matériaux fonctionnels, capables d’interagir avec leur environnement.

L’équipe NSRE concentre sa recherche sur la mise au point de nouveaux matériaux sensibles dont les propriétés de détection de polluants et/ou de dépollution sont exaltées par les effets de taille, de structuration, ou des effets synergétiques dans le cas de matériaux nanohybrides. Le développement de matériaux destinés à la détection ou à la remédiation de pollution est très pertinent en termes d’ancrage territorial, au vu des activités de l’aire toulonnaise. Nos travaux s’intègrent parfaitement à l’axe de recherche Sciences de la Mer, Environnement et Développement Durable de l'Université de Toulon.

L'équipe s'intéresse plus particulièrement :

- à la compréhension des mécanismes de formation et de croissance de nanomatériaux et des processus de mise en forme ;

- aux relations micro-nanostructure/propriétés/réactivité, et plus précisément à la réactivité des matériaux vis à vis de leur environnement (gaz, liquide) ;

- aux applications suivantes : la détection, la catalyse, la photocatalyse et l’électrodégradation.

Formation Matériaux exigée (Master ou Ecole d'Ingénieurs),

Compétences en synthèse : chimie inorganique et connaissances des techniques physico-chimiques de caractérisation des matériaux.