Nouveaux polyoxométallates et hybrides de polyoxométallates-biochar : de la conception aux applications électrocatalytiques

Le développement de nouveaux électrocatalyseurs offrant de meilleures performances, une plus grande durabilité et une meilleure sélectivité à moindre coût est essentiel pour produire, convertir ou stocker de l'énergie propre. Dans ce contexte, ce travail vise à synthétiser et à caractériser de nouvelles molécules de polyoxométallates (POM) et des hybrides combinant à la fois des POM et des matériaux carbonés comme catalyseurs prometteurs pour la réduction de O₂ et des NOx. Les POM constituent une grande famille d'anions de clusters d'oxydes métalliques résultant de la polycondensation d'ions métallates solubles [MOₓ]ⁿ⁻ avec M = W, Mo ou V, et d'éventuels hétéroatomes X (P, As, Si,...) en solution aqueuse, dans des conditions acides. Leur structure et leurs propriétés sont entièrement modulables en fonction des centres insérés ou de leur organisation. La synthèse et la caractérisation de nouveaux polyoxométallates mixtes de type sandwich (STP) sont détaillées. L'électrochimie, la spectroscopie XPS et des études computationnelles ont été combinées pour évaluer leur géométrie, leur stœchiométrie et leur réactivité. Nous avons observé les aspects bénéfiques de la combinaison de différents centres métalliques tels que Ni et Cu dans les STP, ce qui nous a amenés à explorer leurs propriétés électrocatalytiques pour la réduction de O₂, H₂O₂, H⁺, NO₃⁻ et NO₂⁻ en phase homogène par voltamétrie cyclique et coulométrie à potentiel contrôlé. Enfin, les hybrides de POM immobilisés sur du biochar sont décrits, ainsi que leurs applications en tant qu'électrocatalyseurs pour la réduction de l'O₂ en milieu basique et acide.