CEA - Post-doc en Développement de matériaux dérivés de graphène fonctionnalisé par des composés redox H/F

Contexte : La demande croissante pour des dispositifs de stockage d'énergie à la fois efficaces et respectueux de l'environnement a placé les supercondensateurs au cœur des solutions d'avenir, grâce à leur densité de puissance élevée et leur longue durée de vie. Cependant, pour concurrencer pleinement d'autres technologies de stockage, l'amélioration de leur densité d'énergie reste un enjeu majeur. Le graphène, reconnu pour sa conductivité élevée et sa large surface spécifique, s'impose comme un matériau prometteur pour les électrodes de supercondensateurs. Objectif du projet de postdoctorat :Le but de projet est d’optimiser ces matériaux à bas de rGO, en les fonctionnalisant par des dérivés d’heptazine. Ces molécules sont issues du nitrure de carbone graphitique ; elles contiennent de nombreuses atomes d’N, sont planes et redox actives. Ces spécificités permettent d’envisager un greffage non-covalent de ces molécules sur le graphène, combiné à une modification de la mouillabilité du matériau et a l’introduction d’une composante faradique dans le mécanisme de stockage électrochimique. Une mouillabilité optimisée, couplée à une réaction rapide associée à un phénomène capacitif, permettraient d’anticiper une meilleure interaction électrode/électrolyte influant aussi sur l’interaction et les cinétiques de diffusion des ions à l’interface, et une amélioration de la capacité atteinte, sans compromettre la puissance du supercondensateur. Ce projet est donc un projet de recherche fondamentale, qui consistera à étudier l’impact des modifications du matériau sur l’électrochimie à l’échelle macro, mais également sur les mécanismes aux interfaces, et sur la durabilité des matériaux hybrides développés. Les résultats de ces études permettront de corréler les évolutions de performance et de durabilité aux propriétés physico-chimiques et morphologiques des matériaux.  Contenu technique du poste : Le postdoctorant travaillera en étroite collaboration avec le technicien qui réalise la synthèse des molécules. Il programmera ses tests de fonctionnalisation en fonction de l’avancement de la synthèse ; EN parallèle, il synthétisera le rGO de base qui servira au projet. Il développera ensuite les protocoles de fonctionnalisation. Le postdoctorant réalisera également le greffage sur le matériau carboné poreux envoyé par le collaborateur du projet. Même si un greffage non-covalent est ciblé, il conviendra que le postdoctorant s ‘intéresse aux techniques de greffage covalent de façon à s’adapter en cours de projet si le greffage non-covalent devait ne pas fonctionner.Ensuite une partie importante du projet sera la caractérisation du matériau, sous forme pristine, mais également sous forme d’électrode, avant et après cyclage. Il réalisera ainsi l’étude des différentes propriétés physico-chimiques et morphologiques du matériau (chimie de surface, surface spécifique, ordre /désordre, porosité/texture, conductivité, mouillabilité).