Le 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 (NPs) métalliques. Plus spécifiquement, le projet portera sur la réactivité de molécules d’intérêt environnemental ou pour la chimie des énergies renouvelables.

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 NPs 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

Les principaux résultats marquants obtenus jusqu’à présent sont :

1. Préparation de nanoparticules de Cu en suspension colloïdale de zéolithe
2. Introduction de Cu dans le réseau de zéolithes LTL en place des Al.
3. Préparation de films Cu-LTL hautement actifs vis-à-vis de CO, NO, H2O.
4. Les calculs théoriques prédisent que des clusters de Cu complètement réduits peuvent être formés uniquement en présence d’eau.
5. For the first time, UV-Vis transient absorption measurements in zeolite films under controlled atmosphere have been performed.