Description du sujet de thèse

Les alliages à haute entropie (HEAs) représentent une classe d'alliages métalliques distingués par leur composition unique, comprenant cinq éléments ou plus en ratios presque équimolaires. Ces alliages ont montré des performances remarquables dans divers domaines. Récemment, l'attention s'est tournée vers les HEAs à l'échelle nanométrique (nano-HEAs) dans les applications catalytiques. La composition complexe des nano-HEAs, responsable de leurs propriétés, implique également une grande complexité pour comprendre fondamentalement l'origine des performances catalytiques.
L'équipe entame un projet pionnier ambitieux pour capitaliser sur les avancées récentes concernant les propriétés catalytiques des nano-HEAs, avec les objectifs suivants :
1. Développer une méthode de synthèse en flux continu pour la production de nano-HEAs.
2. Évaluer les performances catalytiques des nano-HEAs dans la réaction de méthanation du CO2.
3. Effectuer une investigation operando en utilisant des techniques expérimentales de pointe pour lier les propriétés structurales et chimiques des nano-HEAs à leurs propriétés catalytiques.
Les nano-HEAs ont démontré un potentiel en tant que catalyseurs hétérogènes, particulièrement dans la réaction de méthanation du CO2 — un processus clé dans la technologie Power-to-Gas qui vise à fournir un stockage à long terme pour les applications d'hydrogène. Malgré les défis tels que la cinétique et la stabilité, les nano-HEAs exhibent une activité, une sélectivité et une stabilité améliorées par rapport aux catalyseurs traditionnels. Notre recherche vise à surmonter les obstacles existants dans la synthèse et la caractérisation des nano-HEAs. Nous cherchons à développer des méthodes de synthèse rationnelles qui offrent un contrôle reproductible sur la composition, la taille et la distribution des nanoparticules. De plus, nous visons à qualifier et quantifier la nature des nano-HEAs à l'échelle nanoscopique, en employant des techniques avancées de microscopie électronique et de spectroscopie. Enfin, les catalyseurs seront sondés en conditions opérationnelles (operando) en utilisant la spectroscopie d'absorption des rayons X et la diffraction des rayons X sur des accélérateurs de particules utilisant le rayonnement synchrotron.
Ce projet présente une opportunité pour un.e étudiant.e cherchant une formation complète en physico-chimie, avec une exposition aux développements et appareils expérimentaux de pointe. Le ou la candidat.e doit posséder une solide compréhension des principes de physico-chimie et un attrait pour l'expérimentation pratique. L'analyse de données sera une partie cruciale du projet ; par conséquent, des compétences en analyse de données en général, et en langage de programmation Python en particulier, seraient appréciées.

Contexte de travail

Doctorat co-encadré avec le laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques de l'Université Paris Cité.