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Prix décerné par le Fonds de recherche du Québec ─ Nature et technologies

L’étudiant Qingzhe Zhang remporte le prix Relève étoile Louis-Berlinguet

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29 janvier 2020 // par Julie Robert
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Il ne fait aucun doute que Qingzhe Zhang aime résoudre les problèmes et n’a pas peur des défis. Le jeune scientifique veut contribuer à réduire la dépendance du Canada aux combustibles fossiles non renouvelables et espère que son expertise apportera également des solutions aux besoins énergétiques toujours croissants de son pays d’origine, la Chine. Qingzhe Zhang, doctorant dans les laboratoires des professeurs Dongling Ma et Mohamed Chaker à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), a reçu le prix Relève étoile Louis-Berlinguet, le premier de l’année 2020, du Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FRQNT).

 
L’étudiant Qingzhe Zhang
L’étudiant Qingzhe Zhang

« Je suis très heureux de recevoir le prix Relève étoile Louis-Berlinguet et la reconnaissance que cela apporte, ici, au Québec. Cela m’encouragera certainement à poursuivre mes recherches et sera utile à ma carrière », déclare Qingzhe Zhang, qui a aussi reçu une bourse de 1 000 $, pour une étude qu’il a menée et publiée dans la revue Advanced Functional Materials.

 

La majeure partie de l’énergie consommée au Canada provient de combustibles fossiles non renouvelables tels que les produits pétroliers raffinés, le gaz naturel ou le charbon. Cette situation a entraîné des émissions massives de gaz à effet de serre, une pollution de l’environnement et une crise énergétique croissante.

 

« Pour faire face à ces problèmes, nous devons trouver de nouvelles sources d’énergie : solaire, éolienne ou hydraulique. J’ai donc commencé à me pencher sur l’énergie solaire », explique le doctorant d’un ton déterminé. Il travaille sur le développement de photocatalyseurs efficaces et économiques, capables de convertir l’énergie solaire en hydrogène, un combustible propre, grâce à la séparation de l’eau par le soleil.

 

Le photocatalyseur synthétisé dans ses travaux est basé sur un matériau sans métal, du phosphore noir à minces couches, qui s’est révélé très prometteur dans différentes applications, dont la photocatalyse, en raison de ses propriétés optoélectroniques uniques. Cependant, le phosphore noir se heurte à deux problèmes majeurs : une production non efficace et une faible stabilité chimique.

 

Générer du phosphore noir
Une stratégie verte et simple développée pour générer du phosphore noir (bP) en minces couches : l’exfoliation assistée par la glace à partir du bP en vrac. Le photocatalyseur 2D sur 2D sans métal, synthétisé en combinant le bP et des nanofeuilles de nitrure de carbone graphitique, protège le bP de l'oxydation et conduit à une activité efficace et à large bande ainsi qu'à une stabilité à long terme de l'évolution de l'H2 à partir du fractionnement de l'eau par le soleil.

 

Mais Qingzhe Zhang était prêt à relever ce défi !

Sous la direction de ses superviseurs, il a mis au point une méthode d’exfoliation innovante, assistée par la « glace organique », qui permet de fabriquer du phosphore noir à minces couches à haut rendement, avec un apport énergétique et un temps de traitement largement réduits. Pour stabiliser le phosphore noir, une stratégie 2D-sur-2D, c’est-à-dire l’empilement de phosphore noir 2D sur des nanofeuilles de nitrure de carbone 2D, a été adoptée. Cette méthode présente une grande stabilité et une activité photocatalytique dans la séparation de l’eau. Ce travail ouvre une nouvelle voie pour la préparation et la stabilisation accessibles et évolutives du phosphore noir 2D. Ils ont déposé un brevet international et cherchent maintenant des fonds pour augmenter la production de ce matériau novateur. 

 

 « Je suis très heureuse que Qingzhe, un étudiant brillant et très travailleur, ait fait un travail novateur dans cette recherche très exploratoire et ait largement contribué à l’avancement de ce domaine important. Je suis très fière de lui », déclare la professeure Dongling Ma, chercheuse à l’INRS et la superviseure de Qingzhe Zhang. « De grands défis doivent être relevés avant que le phosphore noir puisse devenir “le matériau de demain”. Nous devons y faire face; c’est un projet extrêmement complexe. »

 

« Je pense que notre travail pourrait contribuer à la société du point de vue environnemental et économique », confie Qingzhe Zhang dont les travaux promettent un avenir brillant pour la production de matériaux en 2D et d’énergie renouvelable.

 

Qingzhe Zhang a également reçu une bourse de recherche doctorale du China Scholarship Council (CSC) et du FRQNT.

 

 

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