LAboratoire de Spectrochimie Infrarouge et Raman – UMR 8516
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TAR-G-ED : Plasmonic chemistry in micropores

ANR
TAR-G-ED_bandeau
Réactivité thermochimique activée par le dépôt contrôlé d’énergie dans les micropores de films zéolithiques

Référence : Programme ANR Blanc (SIMI) 8 N° ANR-13-BS08-0002-01
Type de recherche : Recherche fondamentale
Durée du projet : 42 mois (01/01/2014 – 30/06/2017)
LASIRLCSICG

Résumé du projet

Photothermal activity in Cu-zeolite filmsLe projet TAR-G-ED concerne l’étude de la photo-activation par voie plasmonique de la réactivité chimique de molécules confinées dans des films minces zéolithiques fonctionnalisés par des nanoparticules métalliques. Plus spécifiquement, le projet portera sur la réactivité de molécules d’intérêt environnemental ou pour la chimie des énergies renouvelables.

La plasmonique chimique est un domaine d’application de la photochimie en plein essor basé sur l’activation de la réactivité à partir de la formation d’une distribution d’électrons «chauds » par absorption de photons optiques par des nanostructures métalliques. Cet excès d’énergie, de plusieurs électron-volts, est initialement concentré dans la bande de conduction puis se dissipe à l’échelle de la picoseconde par couplage électron-phonon et phonon-phonon vers le réseau métallique et à l’extérieur du métal.

Le cœur du projet est l’étude des interactions et des photo-transferts d’énergie entre des nanoparticules métalliques et des molécules cibles confinées dans des micropores afin de caractériser les effets particuliers qui résultent de l’association entre l’extrême petitesse de particules de métal et le confinement dans la structure microporeuse de la zéolithe. Notamment il s’agit de clarifier le rôle des couplages entre les électrons, les états vibroniques moléculaires, les phonons du métal, et la charpente zéolithique, et leur influence respective sur la réactivité des molécules hôtes.

Objectifs et organisation du projet
  • Caractériser un nouveau schéma d’activation de réactions thermochimiques en milieu microporeux reposant sur l’excitation optique de nanoparticules métalliques, elles-mêmes confinées.
  • Quantifier l’efficacité de cette approche photothermique dans le cas des réactions de dissociation de CO, NO, H2O, CH3OH, et CH3CH2OH dans les films de Cu-zéolithe.
  • Evaluer le potentiel d’utilisation des films de zéolithe contenant des nanoparticles métalliques comme nano-réacteurs photo-contrôlés compatibles avec des applications dans le domaine de la conversion de l’énergie solaire.
  • Dans ce but, le projet TAR-G-ED est organisé autour d’une démarche pluridisciplinaire associant les compétences du Laboratoire de Spectrochimie Infrarouge et Raman (LASIR), du Laboratoire Catalyse et Spectrochimie (LCS) et de l’Equipe Matériaux Avancés pour la Catalyse et la Santé (MACC) dans les domaines de :
  • – L’ingénierie des nano-matériaux poreux (nanozeolithes et films minces)
    – La spectroscopie moléculaire in situ et operando RPE, RMN et FTIR
    – La modélisation par des méthode de chimie théorique
    – La femtochimie et la spectroscopie transitoire UV-Vis et IR
Principales retombées attendues

La motivation ultime du projet est, à partir d’une démarche à caractère fondamental, d’évaluer le potentiel des films minces de zéolithes fonctionnalisées par des particules métalliques et d’optimiser les schémas réactionnels basés sur la plasmonique chimique pour des applications dans les domaines de la chimie de l’environnement et des énergies nouvelles.

Partenaires du projet
P1 : Laboratoire de Spectrochimie Infrarouge et Raman (LASIR, UMR8516)
Université de Lille, Sciences et Technologies, Villeneuve d’Ascq
Contact : Vincent De Waele

P2 : Laboratoire Catalyse et Spectrochimie (LCS, UMR 6506)
Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Université de Caen Basse Normandie
Contact : Svetlana Mintova

P3 : Equipe Matériaux Avancés pour la Catalyse et la Santé (MACS,UMR5253)
Institut Charles Gerhardt, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier
Contact : Tzonka Mineva

LASIR

LCS

ICG