Développement de nouveaux matériaux ferroélectriques lacunaires pour le traitement des eaux usées et la production de la bioélectricité // Development of novel lacunar ferroelectric materials for wastewater treatment and bioelectricity production

Le projet a pour objectif principal le développement des cathodes pour un réacteur à combustible microbien (REC), dans lesquelles des micro-organismes naturellement présents dans les milieux naturels sont utilisés comme catalyseurs aux électrodes. Cette technologie bioélectrochimique prometteuse est capable de convertir l'énergie chimique des effluents en bioélectricité via des micro-organismes. Elle permettra ainsi de coupler la production d'énergie au traitement et la valorisation des déchets ou des effluents, elle constitue donc une source d'énergie propre qui respecte l'environnement et préserve la santé de l'être vivant.
Les matériaux ferroélectriques lacunaires sont très prometteurs pour remplacer les photocatalyseurs conventionnels à cause de la présence d'une polarisation rémanente intrinsèque stable en dessous de la température de Curie et aussi la présence d'une grande mobilité des ions oxygène et leur stabilité chimique. C'est ainsi les matériaux ferroélectriques sensibles à l'existence de défauts intrinsèques et extrinsèques sont propices en tant que catalyseurs supportés sur le carbone (photocathodes) dans ces réacteurs à combustibles microbiennes. L'un des objectifs de ce projet de recherche est de valoriser les matériaux ferroélectriques lacunaires comme les perovskites à base de Bi0.5Na0.5TiO3, Bi0.5Na0.5TiO3 et les structures de type Bronze de Tungstène Quadratique (TTB) à canaux partiellement pleins comme le système Ba4+xNa2-2x□xNb10O30 et ceux à canaux libres comme SrxBa5-xNb10O30.
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The main objective of the project is the development of cathodes for a microbial fuel reactor (REC), in which microorganisms naturally present in natural environments are used as catalysts at the electrodes. This promising bioelectrochemical technology is capable of converting the chemical energy of effluents into bioelectricity via microorganisms. It will thus make it possible to couple energy production with the treatment and recovery of waste or effluents, it therefore constitutes a clean energy source that respects the environment and preserves the health of living beings.
Lacunar ferroelectric materials are very promising to replace conventional photocatalysts because of the presence of an intrinsic remanent polarization stable below the Curie temperature and also the presence of a high mobility of oxygen ions and their chemical stability. Thus, ferroelectric materials sensitive to the existence of intrinsic and extrinsic defects are suitable as carbon-supported catalysts (photocathodes) in these microbial fuel reactors. One of the objectives of this research project is to valorize lacunar ferroelectric materials such as Bi0.5Na0.5TiO3, Bi0.5Na0.5TiO3 perovskites and partially full-channel Tungsten Bronze (TTB) structures such as the Ba4+xNa2-2x□xNb10O30 system and those with free channels such as SrxBa5-xNb10O30.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Financement d'une collectivité locale ou territoriale

Université de Picardie - Jules Verne

585 Sciences, Technologie, Santé

Un intérêt pour la recherche et une formation en physique ou chimie des matériaux sont fortement recommandés. Une première expérience en synthèse des matériaux massifs et leurs caractérisations de base (DRX, MEB, électrique, etc.) sera un avantage. Démontrer des compétences écrites et orales en anglais
An interest in research and training in materials physics or chemistry are strongly recommended A first experience in synthesis of massive materials and their basic characterizations (DRX, SEM, electrical, etc.) will be an advantage. Demonstrate written and oral skills in English.