Identification de Matériaux 2d Novateurs Pour La - Montréal, Canada - Université du Québec À Montréal (Laboratoire d'électrochimie)

Description

**Identification de matériaux 2D novateurs pour la décarbonation de l'économie par catalyse électrochimique**:

- Réf **ABG-122601**
- Sujet de Thèse- 11/04/2024- Contrat doctoral- Université du Québec À Montréal (Laboratoire d'électrochimie)- Lieu de travail- Montréal - Canada- Intitulé du sujet- Identification de matériaux 2D novateurs pour la décarbonation de l'économie par catalyse électrochimique- Champs scientifiques- Chimie
- Energie
- Matériaux
- Mots clés- électrocatalyse, décarbonation, hydrogène vert, matériaux 2D, nanospectroscopie, Raman**Description du sujet**:
L'hydrogène vert et les produits de réduction du CO2 sont des vecteurs pour la décarbonation de l'économie. L'hydrogène vert, obtenu à partir d'électricité et d'eau, est un carburant renouvelable prometteur pour le stockage et la production électrique intermittente mais aussi un produit de base utilisé dans l'industrie (chimie, métallurgie, sidérurgie). La réduction électrochimique du CO2 permet quant à elle d'obtenir du CO et des molécules organiques courtes à partir d'électricité, sans source fossile. Le but du projet de doctorat est de découvrir des électrocatalyseurs pour l'évolution de l'hydrogène et la réduction du CO2 qui soient efficaces et peu coûteux (sans métaux précieux).

Nous étudierons des nanomatériaux 2D prometteurs, les MXènes (carbures 2D de composition Mn+1Cn). Contrôler leur chimie de surface est critique mais la synthèse habituelle par délamination entraîne la présence non contrôlée de groupements (-F, -OH, -O) à la surface du matériau, ce qui affecte de façon important leurs performances. L'expertise de notre laboratoire en nanospectroscopie Raman permettra d'obtenir la structure de ces matériaux dans les conditions de catalyse avec une résolution de 10 nm ou moins en identifiant les groupements chimiques à leur surface.

**Travaux réalisables dans le cadre de ce projet de doctorat**:
**a. **Synthèse par CVD (Chemical Vapor Deposition) pour faire croître des MXènes de type M3C2 (Ti3C2Tx, Mo3C2Tx) tout en contrôlant leur composition de surface (Tx). Nous sommes en particulier intéressés par une synthèse de MXènes sans terminaison de surface, et par des MXènes terminés par un groupement -H. La terminaison H est prédite comme potentiellement stable en condition catalytique pour des réactions d'électroréduction (HER, CO2RR) mais n'a pas été démontrée expérimentalement. On pourra modifier dans une seconde étape les MXènes sans terminaison pour obtenir des matériaux contenant les groupes de surface désirés en conservant une faible densité de défauts.

**b.** La nanospectroscopie Raman sera utilisée pour quantifier la chimie de surface des MXènes in situ. Cette technique offre la possibilité de combiner structure/topographie du matériau et information chimique riche en une seule et même mesure. Elle sera utilisée pour mesurer la composition et la géométrie de flocons uniques de MXènes in situ et étudier la distribution de défauts et leur évolution durant la catalyse, en fonction du potentiel appliqué. Une attention particulière sera portée à la structure et l'évolution des bords des flocons 2D puisque ce sont ces sites qui sont présentent le plus grand risque pour initier la dégradation du catalyseur.

**Prise de fonction**:

- 03/09/2024**Nature du financement**:

- Contrat doctoral**Précisions sur le financement**:

$CAN**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- Université du Québec À Montréal (Laboratoire d'électrochimie)L'UQAM est une université francophone située au centre ville de Montréal (Québec, Canada). Le département de chimie de l'UQAM possède des infrastructures de recherche de premier plan, incluant la plateforme NanoQAM. L'environnement de recherche à Montréal est riche, avec 4 universités de recherche et offre de nombreuses opportunités de collaborations.

**Site web**:
**Intitulé du doctorat**:

- Doctorat en chimie**Pays d'obtention du doctorat**:

- Canada**Etablissement délivrant le doctorat**:

- Université du Québec à MontréalQualifications:
Un diplôme de maîtrise en chimie ou dans un domaine connexe.
Des connaissances en électrochimie ou en spectroscopie sont un atout mais ne sont pas un prérequis.- 01/08/2024