Synthèse et caractérisation de couches minces d'oxydes métalliques déposées par ablation laser pour le couplage photoproduction de dihydrogene / photodégradation de polluant aqueux.

Costes, Raphaël (2023). Synthèse et caractérisation de couches minces d'oxydes métalliques déposées par ablation laser pour le couplage photoproduction de dihydrogene / photodégradation de polluant aqueux. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique / Université de Toulouse III - Paul Sabatier, Maîtrise en sciences de l'énergie et des matériaux, 110 p.

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Résumé

Le vanadate de bismuth est un matériau prometteur pour l'oxydation photo-électrochimique de l'eau en raison de la position de ses bandes et de sa bonne absorption de la lumière mais il souffre d'un transport et d'une utilisation médiocres des charges. Les inconvénients du BiVO4 ont été réduit par le dopage au molybdène. Les conditions de dépôt par ablation laser pulsé ont été optimisées pour maximiser la densité de photo-courant du Mo-BiVO4. Ensuite, une couche de dioxyde de vanadium a été déposée entre le Mo-BiVO4 et le FTO, agissant comme une couche de blocage des trous. Les résultats ont montré une amélioration d'environ 40 % de la densité de photo-courant avec un film de VO2 de 25 nm. Les rapports de décalage de bande entre VO2 et Mo-BiVO4 ont été mesurés. Les résultats ont montré un décalage de la BV qui induit une barrière de transfert des trous et réduit le taux de recombinaison interfacial des porteurs de charge. Enfin, ce travail s’est concentré sur la caractérisation fonctionnelle des photo-anodes. La production de dihydrogène pour le VO2/Mo-BiVO4 est de 30μmol(H2).cm-2.h-1 dans un électrolyte pur et pollué. Une dégradation de 70% de l’AO7 en 4 heures est réalisée par l’électrode de Mo-BiVO4.

Bismuth vanadate is a promising material for the photoelectrochemical oxidation of water due to its band position and good light absorption, but it suffers from poor charge transport and utilization. The disadvantages of BiVO4 have been reduced by molybdenum doping. Pulsed laser ablation deposition conditions were optimized to maximize the photo-current density of Mo-BiVO4. Next, a layer of vanadium dioxide was deposited between the Mo-BiVO4 and the FTO, acting as a hole-blocking layer. The results showed an improvement of around 40% in photo-current density with a 25 nm VO2 film. The band offset ratios between VO2 and Mo-BiVO4 were measured. The results showed a BV shift that induces a hole transfer barrier and reduces the interfacial recombination rate of charge carriers. Finally, this work focused on the functional characterization of the photoanodes. Dihydrogen production for VO2/Mo-BiVO4 is 30μmol(H2).cm-2.h-1 in a pure and a polluted electrolyte. The Mo-BiVO4 electrode achieves 70% degradation of AO7 in 4 hours.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Chaker, Mohamed
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Roualdès, Stéphanie
Mots-clés libres:	Mo-BiVO4 ; photoélectrochimie ; VO2 ; couche bloqueuse de trous ; photodégradation de polluants ; hydrogène ; hydrogen ; Mo-BiVO4 ; photoelectrochemistry ; VO2 ; hole-blocking layer ; photodegradation of pollutants
Centre:	Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt:	14 déc. 2023 16:42
Dernière modification:	14 déc. 2023 16:42
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/13794

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