Metal organic frameworks as efficient photosensitizer for TiO₂ nanoarray anode and application to water splitting in PEC cells

Les réserves de combustibles fossiles diminuent et leur utilisation illimitée depuis la révolution industrielle a généré de profonds changements du climat, notamment des cycles de la température atmosphérique. Stocker l'énergie solaire sous forme d'hydrogène produit par dissociation de l'eau est un moyen idéal pour combattre le réchauffement climatique. Les matériaux de la famille des «metal organic framework» (MOF) commencent à être utilisés comme photo-électrocatalyseurs, notamment pour la photo-dissociation de l'eau. Leur porosité extrêmement élevée et leur grande polyvalence, tant chimique que structurelle, les désignent comme des candidats potentiels pour faciliter l'absorption du rayonnement solaire et catalyser la dissociation de l'eau dans les cellules photoélectrochimiques. En contrôlant la composition chimique et le dopage du linker utilisé dans le MOF, il est possible d'ajuster l'énergie de la bande interdite, de favoriser la fonctionnalisation sur des substrats très variés ou encore d'ajuster leur résistance à la corrosion dans divers environnements chimiques. Ce sont donc des matériaux d'un grand intérêt pour la catalyse, l'électrocatalyse ou la photo-électro-catalyse. D'autre part, le TiO₂ nano-structuré, par exemple sous forme de tapis d’épaisseur micrométrique de nanotubes ou de nanofils, parfois appelé TNA, est un matériau bien adapté à la construction de photoanodes pour le dégagement d'oxygène en milieu aqueux. Il a déjà été largement étudié et décrit dans la littérature. Au cours de notre thèse, nous avons fabriqué des matériaux composites constitués de MOF de métaux de transition (Ni, Co, Fe) déposés sur TNA (TDNR et TNTA). Pour cela, nous avons utilisé une méthode électrochimique d'électrodéposition. Cela nous a permis de déposer des nanoparticules métalliques sur du TNA à potentiel fixe - 1,0 V puis de les transformer par réaction chimique avec des ligands organiques (BTC, BDC, et 2MZ) par voie thermo-thermique. Les matériaux obtenus présentent une activité électrocatalytique significative et une excellente durabilité photoélectrochimique. Ces matériaux composites ont été utilisés avec succès comme phase active dans des photo-électrodes pour la réaction de dégagement d'oxygène moléculaire (OER). The fossil fuel reserves are dwindling and their unrestricted use has generated profound changes in Earth's surface temperature and climate. Storing solar energy in the form of hydrogen produced by dissociation of water is an ideal way to mit