Synthesis of nanocomposites based on graphitic carbon nitride, titanium dioxide and boron nitride for the photo-production of H2 and the photo-reduction of CO2

Inspirée de la photosynthèse naturelle, la photocatalyse hétérogène est une technologie respectueuse de l’environnement qui consiste à convertir le CO2 en composés valorisables, et à produire de l’H2 décarboné à l’aide de l’énergie solaire abondante et renouvelable. Dans ce cadre, ce projet s’est focalisé sur le développement de systèmes photocatalytiques à base de TiO2, de g-C3N4 et de BN poreux. Le rendement photocatalytique de ces systèmes vis-à-vis de la photo-production d’H2 sous lumière solaire à partir de l’eau et de la photoréduction de CO2 par l’eau en phase gazeuse sous lumière solaire et visible a été amélioré : (1) en dopant le g-C3N4 et le BN par des éléments non métalliques pour une meilleure absorption de la lumière visible, (2) en créant des hétérojonctions g-C3N4 dopés/TiO2, g-C3N4 dopés/BN et BN/TiO2 pour une meilleure séparation des charges photogénérées et (3) en décorant les systèmes ainsi obtenus par des métaux. Une étude particulière de l’effet de la taille, de la teneur, de la composition et de la structure de nanoparticules d’alliage (Au-Pt) sur les performances photocatalytiques sous illumination visible a aussi été investiguée.Inspired by natural photosynthesis, heterogeneous photocatalysis is an environmentally friendly technology that consists of converting CO2 into valuable compounds and producing carbon-free H2 using abundant and renewable solar energy. In this context, this project focused on the development of photocatalytic systems based on TiO2, g-C3N4 and porous BN. The photocatalytic efficiency of these systems with respect to the photo-production of H2 from water under sunlight and the photoreduction of CO2 by water in the gaseous phase under sunlight and visible light was improved: (1) by doping g-C3N4 and BN with non-metallic elements for better visible light absorption, (2) by creating doped g-C3N4/TiO2, doped g-C3N4/BN and BN/TiO2 heterojunctions for better photogenerated charge separation (3) by decorating the nanomaterials with metals. A particular study of the effect of size, content, composition, and structure of nanoparticles alloy (Au-Pt) on photocatalytic performance under visible illumination was also investigated