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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-17-0688

DOMAINE DE RECHERCHE
Matière ultra-divisée, physico-chimie des matériaux / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Propriétés catalytiques du graphène dopé pour des applications aux énergies renouvelables : une étude théorique

RÉSUMÉ DU SUJET

Le graphène est un nouveau nanomatériau bidimensionnel, synthétisé pour la première fois en 2004, qui a généré énormément d’excitation à cause de ses propriétés remarquables, y compris une mobilité très élevée des porteurs chargés. Récemment, on s’est rendu compte que des dérivés du graphène peuvent être aussi des catalyseurs très efficaces exempts de métaux, qui sont moins chers, plus résistants et plus facilement synthétisés que les catalyseurs conventionnels à base de métaux nobles, p.ex. le platine. Beaucoup d’applications aux énergies alternatives sont actuellement poursuivies activement, y compris aux piles à combustible et aux batteries lithium-ion. Cependant, les mécanismes des processus catalytiques sont mal compris et on a toujours besoin d’une optimisation importante des matériaux pour des applications pratiques.

Pendant cette thèse, nous étudierons les propriétés catalytiques de diverses formes du graphène dopé par des approches modernes de pointe de structure électronique et de simulation atomistique, qui sont capables de donner des aperçus au niveau atomique difficilement accessibles par des expériences. La thèse visera principalement l’utilisation du graphène dopé comme catalyseur pour les piles à combustible, pour lesquelles l’étape limitante est invariablement la réaction de réduction de l’oxygène (ORR) à la cathode. En nous servant des approches en fonctionnelle de la densité (DFT), nous analyserons les modifications de structure électronique induites par des défauts et des atomes d’impureté, nous calculerons les barrières énergétiques et les chemins de réaction pour l’ORR sur la surface du graphène, et nous déterminerons les sites catalytiques favorisés. Les impuretés que nous considérerons incluront l’azote et d’autres actuellement étudiées par des équipes expérimentales dans notre laboratoire, avec lesquelles on entretient une collaboration étroite.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Basic notions of electronic structure theory, interest in simulation and numerical approaches

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut nanosciences et cryogénie
SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé
Laboratoire de Reconnaissance Ionique et Chimie de Coordination
Centre : Grenoble
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2017
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Steven BLUNDELL  

CEA
DRF/INAC/SyMMES/RICC
CEA-Grenoble
INAC/SYMMES/RICC (Bât. C5, p. 277)
17 rue des Martyrs
38054 Grenoble Cedex 9

Téléphone : +33 4 38 78 59 39

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Université Grenoble Alpes
Chimie et Sciences du Vivant (EDCSV)
DIRECTEUR DE THÈSE

Pascale MALDIVI

CEA
DRF/INAC/SyMMES/RICC
CEA-Grenoble
INAC/SCIB/RICC (Bât. C5, p. 360)
17 rue des Martyrs
38054 Grenoble cedex 9