Missions

Dans le contexte sociétal actuel, confronté à des prix énergétiques élevés et à des pénuries de ressources ainsi qu'à une pollution élevée, la catalyse utilisant la lumière solaire comme source d'énergie est une voie prometteuse pour développer des procédés innovants et durables pour des applications industrielles, comme le prouvent différentes approches décrites dans la littérature. PLASMOCAT se concentre sur les procédés de déshydrogénation médiés par la lumière visible dans des conditions sans oxydant, à partir de substrats peu ou très difficiles (alcools - amines - alcanes), pour fournir à la fois des matières premières (dérivés carbonylés, imines, nitriles, alcènes) et de l'hydrogène moléculaire, un carburant neutre en carbone. De plus, PLASMOCAT prévoit de coupler la déshydrogénation des alcools à la décarbonylation des aldéhydes en tant que procédé tandem, dans le but d'obtenir des alcanes, y compris des hydrocarbures à longue chaîne carbonée.
Bien que la déshydrogénation photocatalytique des alcools ait été réalisée avec des nanoparticules (NP) de Pt, Au ou Ag sur TiO2, l'utilisation de NP zérovalentes de métaux de transition 3d est presque inexplorée. Des matériaux composites combinant des sites de photo-activation et des sites catalytiquement actifs seront donc étudiés. En particulier, la synthèse de NPs plasmoniques originales de Cu et Co immobilisées sur différents semi-conducteurs, métalliques et non métalliques, sera développée. La compréhension des mécanismes de déshydrogénation photocatalysée sera cruciale pour la conception de systèmes catalytiques avec une activité et une sélectivité améliorées. En conséquence, des techniques operando (React-IR, UV-Vis, techniques avancées de rayons X) seront utilisées pour déterminer les profils de réaction cinétiques et élucider les interactions entre les NPs métalliques et le support.

Activités

-Synthèse de nanoparticules métalliques plasmoniques immobilisées sur des supports semi-conducteurs
-Caractérisation complète (MET, MEB, XPS, UV-Vis, fluorescence X, ICP, BET...)
-Réactivité catalytique sous irradiation lumineuse : processus de déshydrogénation
-Etudes mécanistiques

Compétences

• Docteur en chimie, avec une solide formation en (nano)catalyse et synthèse de matériaux catalytiques, incluant les techniques de caractérisation des matériaux ; des connaissances en chimie organométallique, synthèse organique et/ou procédés photochimiques seront appréciées.
• Bonne connaissance de l'anglais, oral et écrit
• Connaissance du français
• Bonnes capacités de communication scientifique
• Sens de la rigueur et de l'organisation ; réactivité et autonomie ; aptitudes rédactionnelles et capacité de synthèse.

Contexte de travail

Le LHFA (www.lhfa.fr) est un laboratoire commun du Centre National de la Recherche Scientifique et de l'Université Toulouse 3 - Paul Sabatier (UMR 5069) à Toulouse (France), constitué de 5 équipes de recherche (16 chercheurs et enseignants-chercheurs, 9 ingénieurs techniques et personnels administratifs ; environ 40 doctorants, post-doctorants et étudiants en master par an). Les activités de recherche se concentrent sur la chimie moléculaire des éléments du bloc p, avec des actions transversales dans les domaines de la chimie organométallique, des nanoparticules métalliques, de la catalyse et des polymères, y compris des études mécanistiques. L'équipe de recherche SYMAC, dirigée par M. Gómez travaille sur la conception de (nano)catalyseurs à base de métaux pour des procédés innovants, s'intéresse à l'application de matériaux catalytiques en synthèse, impliquant une large gamme de transformations, en particulier les procédés multi-étapes en un seul pot (processus séquentiels/tandem). Au cours des dernières années, nous avons développé des procédés catalytiques durables basés sur l'immobilisation de phases catalytiques aussi bien dans des milieux liquides (liquides ioniques, glycérol) que sur des supports fonctionnalisés originaux servant d'agents stabilisants des nanoparticules métalliques et facilitant le recyclage des catalyseurs. La compréhension de la réactivité observée est au cœur de nos recherches, nous conduisant à des études mécanistiques approfondies grâce au suivi des réactions à l'aide de différentes techniques (ReactIR, RMN, EPR, SAXS).
Le LHFA offre un cadre très dynamique et international (environ 40% d'étudiants étrangers), avec une recherche de pointe. Les différentes équipes ont des collaborations (inter)nationales, tant académiques qu'avec des partenaires industriels. Le LHFA participe à l'organisation de conférences (inter)nationales ainsi que d'écoles d'été, et est impliqué dans diverses activités de diffusion.
PLASMOCAT offre un excellent cadre pour former de jeunes chercheurs à des procédés nanocatalytiques innovants et durables, conduisant à la synthèse de produits à valeur ajoutée, dont la production d'hydrogène. Ce projet sera développé dans le cadre d'un projet collaboratif financé par l'ANR, constitué de deux partenaires, LHFA à Toulouse responsable des travaux expérimentaux et ITODYS à Paris, en charge des études théoriques, dans le but de comprendre le comportement plasmonique des NPs métalliques et les phénomènes de transfert électronique.

Informations complémentaires

Contrat financé par l'ANR