Etude par dynamique moléculaire ab initio de la diffusion de proton au sein de matériaux poreux à base de TiO2 (structure du type lepidocrocite)

Stage de master 2, AAP 2017

Equipe : Laboratoire PHENIX

Porteur : Mathieu Salanne

Résumé :

En modifiant les conditions de synthèse de nanoparticules d'anatase TiO₂, des expérimentateurs du laboratoire PHENIX ont isolé un composé lamellaire, ayant une structure du type lepidocrocite. Cette structure a été caractérisée en combinant des mesures de fonction de distribution de paires, de RMN et des calculs de DFT (Ma et al., Chem. Mater., 29, 8313, 2017). Ces matériaux présentent des propriétés très intéressantes pour des applications en batteries, puisqu'ils permettent d'intercaler de manière réversible des ions Li⁺, Mg²⁺ et Al³⁺. La présence d'une couche d'eau entre deux couches cristallines permet un tranport rapide de ces ions. Cependant, le role éventuel de protons au sein de cette couche n'est pas encore élucidé. Afin de comprendre leur mécanisme de diffusion, nous proposons de réaliser au cours de ce stage de master des simulations de dynamique moléculaire ab initio, qui permettent d'étudier les réactions chimiques en prenant en compte les fluctuations dues au solvent à température finie.

Thématiques  :

• Energies renouvelables
• Modélisation à toutes les échelles

Collaborations :

• UMR PASTEUR (ENS/UPMC/CNRS), Rodolphe Vuilleumier