Nanomateriaux à base de Bismuth pour la photocatalyse – BiBOP

Les oxyfluorures de Bismuth sont des matériaux intéressants pour la photocatalyse car il est possible de faire varier la position de leurs bandes d’énergie en ajustant leur composition chimique. Des travaux menés à l’ICCF ont pu montrer que ce contrôle était possible grâce à la pulvérisation réactive d’une cible de Bismuth en atmosphère Ar/O2/CF4. La gestion des débits de gaz permet en outre la synthèse en une étape d’hétérojonctions Bi/BiOxFy, dans lesquelles la présence de métal amplifie les propriétés photocatalytiques. Les premiers tests menés à l’IFPEN montrent une photoconversion du CO2 encourageante et une bonne sélectivité pour CO, un carburant vert. Pour accroître ces performances, le projet BiBOP se propose de nano-hiérarchiser ces hétérojonctions, par pulvérisation en incidence oblique ou dans un liquide ionique, et d’en étudier l’effet sur les propriétés de photoconversion du CO2.
Le contrôle de cette nano-structuration sera confié à l’ICCF qui possède une expertise en pulvérisation réactive. Le projet bénéficiera également des compétences en caractérisation des matériaux de l’IMN qui déploiera des techniques d’analyses locales poussées, avec notamment leur S/TEM « Nant’Themis », et développera des analyses in situ sous stimuli. Ces données expérimentales seront également couplées à la simulation des propriétés électromagnétiques des matériaux grâce à l’expertise de l’IP. Enfin, le projet BiBOP associera un acteur français majeur en catalyse, l’IFPEN, qui évaluera les performances des nanostructures pour la photo-conversion du CO2 et apportera son expertise dans la compréhension des phénomènes photocatalytiques afin d’optimiser ces structures.
Finalement, le projet BiBOP utilise des procédés de synthèse innovants mais s’inscrit surtout dans une démarche de développement de nouveaux matériaux fonctionnels par une approche confrontant expérience et simulation, et a pour objectif de répondre à des enjeux sociétaux autour de la production d’énergie propre.