Electrodes nanostructurées pour l'électrocatalyse et la spectroscoélectrochimie Raman – BOOOST

L'optimisation des dispositifs de conversion de l'énergie nécessite à la fois un réglage fin de l'interface électrochimique au niveau nanométrique et la compréhension des mécanismes réactionnels complexes qui sont impliqués. Le projet BOOOST vise à proposer une nouvelle méthodologie pour les électrodes décorées avec des nanostructures électrocatalytiquement actives mais possédant également une grande efficacité de diffusion Raman. Un travail antérieur du consortium sur l'oxydation du glucose a démontré la fiabilité de notre approche mais doit être étendu à d'autres métaux que l'or et avec un gain en résolution temporelle. Nous visons à la fois une conversion efficace à un niveau macroscopique dans des électrolyseurs et des études mécanistiques grâce à des mesures électrochimiques et Raman operando résolues dans le temps. L'électrodéposition de nanoparticules d'Au, d'Ag et de Cu sera effectuée sur des électrodes à diffusion de gaz en papier carbone bon marché (pour l'électrolyse) et sur des ultramicroélectrodes en carbone (pour les approches fondamentales). La réaction choisie ici pour la preuve de concept est la réduction des nitrates en ammoniac, qui fait actuellement l'objet d'une attention particulière en tant qu'alternative verte au procédé Haber-Bosch et la dépollution des eaux contaminées par les nitrates. Des nanoparticules core-shell avec une coquille de Cu (ou d'alliage de Cu) seront également fabriquées car les nanostructures de Cu sont actuellement les plus actives et les plus sélectives pour l'électroconversion du nitrate en ammoniac. Nous caractériserons d'une part par spectroscopie les intermédiaires adsorbés sur les électrodes. D'autre part, ces résultats seront utiles pour optimiser les électrolyseurs et optimiser les rendements Faradiques et la sélectivité.
Le consortium rassemble deux groupes complémentaires pour couvrir les compétences nécessaires en science des matériaux, chimie physique, électrocatalyse, études mécanistiques et électrosynthèse.