Agenda de l'ENS de Lyon

Dans une société dépendante des énergies fossiles, la production d'hydrogène à partir de l'eau par électro-catalyse (HER) est une alternative que les chimistes doivent explorer. Le problème majeur est le remplacement du catalyseur platine, le plus efficace, par un autre, moins cher. Le bisulfure de molybdène (MoS₂) s’est présenté comme un candidat très prometteur. Cependant, la nature de ses sites actifs reste controversée et la densité des sites actifs est généralement limitée ce qui empêche une utilisation à large échelle. Contrairement aux travaux précédents, cette thèse théorique focalisant sur le MoS₂ considère l’influence du solvant, du potentiel électrochimique ainsi que la désactivation par le dégagement de H₂S sous conditions HER. Tout d’abord, en revisitant les sites actifs connus sur les bords du MoS₂, nous avons mis en évidence que l’eau participe dans la production de H₂ et change la structure des bords, menant à une désactivation partielle. Ensuite, nous avons exploré la possibilité de rendre la surface la plus exposée, le plan basal, active via la création des défauts et le dopage tout en considérant la stabilité et l’activité ainsi que l’étude de la variation des barrières d’activations d’HER en fonction du potentiel électrochimique. La dernière partie de cette thèse comprend une modification de la méthode de calcul pour incorporer le potentiel électrostatique généré par la dynamique moléculaire dans les calculs DFT périodiques au niveau de la mécanique moléculaire. Il s'agit de surmonter les limites de l'équation de Poisson-Boltzmann et d'améliorer la description des effets de solvant. Basé sur ces résultats théoriques qui traitent MoS₂ de manière réaliste, notre collaborateur IFPEN pourra passer à la valorisation et l’industrialisation du catalyseur MoS₂.