Avis de soutenance de doctorat 3ème cycle LMD en Physique de Mme Ben Mammar Rima

Les besoins énergétiques croissants et la pollution de l’environnement due à l’utilisation des ressources en combustibles fossiles sont les problèmes les plus importants auxquels l’humanité est confrontée. En raison de l’épuisement des réserves de combustibles fossiles et de l’augmentation de la pollution de l’environnement, il est absolument impératif de produire davantage d’énergie à l’aide de sources renouvelables. Aujourd’hui, les systèmes de stockage d’énergie appropriés et la production d’énergie verte sont plus importants que jamais pour la protection de l’environnement et le remplacement des combustibles fossiles. À cet égard, la photocatalyse hétérogène et la séparation de l’eau par voie photoélectrochimique (PEC) sont considérées comme les méthodes les plus intéressantes et les plus prometteuses pour récolter et convertir directement l’énergie solaire renouvelable afin de produire une énergie verte durable et d’éliminer les polluants organiques. Les nanotubes de dioxyde de titane (TiO2) sont parmi les photocatalyseurs les plus prometteurs. Cependant, certains inconvénients entravent leurs applications. De nombreux efforts ont donc été consacrés au développement de photocatalyseurs à base de TiNT récoltant la lumière visible avec une faible recombinaison des porteurs de charge. Dans le cadre de cette thèse, l’électrode de TiNT a été modifiée par l’ingénierie des facettes (orientation cristalline avec prédominances des facettes {001}) et par l’ingénierie de l’hétérojonction (couplage avec des nanofeuillets de graphène, des particules d’hématite (α-Fe2O3) et des nanoparticules plasmoniques de platine). 

Mots clés : Nanotubes de TiO2, graphène, hématite, nanoparticules de Pt, EDLC, séparation de l’eau PEC, photocatalyse, LSPR.

Abstract:

The increasing global energy demand and environmental pollution with the use of fossil fuels resources are the most significant issues facing humanity. Due to the depleting reserves of fossil fuels and increasing environmental pollution, producing more energy using renewable sources is absolutely required. Nowadays, suitable energy storage systems and green energy production are more relevant for environmental protection and fossil fuels replacement than ever. In this respect, heterogeneous photocatalysis and photoelectrochemical (PEC) water splitting are considered as the most exciting and promising ways to directly harvest and convert renewable solar energy for generating sustainable green energy and eliminating organic pollutants. Titanium dioxide (TiO2) nanotubes (TiNT) are ones of the most promising photocatalysts. However, some drawbacks hinder their applications. Much efforts have so been devoted to the development of TiNT visible-light harvesting photocatalysts with a low charge carrier recombination. In the framework of this thesis, TiNT electrode was modified through facet engineering (crystal orientation with predominant exposed {001} facets) and heterojunction engineering (coupling with graphene nanosheets, α-Fe2O3 particles and plasmonic platinum nanoparticles). 

Key words: TiO2 nanotubes, graphene, hematite, Pt nanoparticles, EDLC, PEC water splitting, photocatalysis, LSPR.