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Doctorat en Chimie des Matériaux (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 2 novembre 2020

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Informations générales

Référence : UMR7361-JEADAO-001
Lieu de travail : MULHOUSE,MULHOUSE
Date de publication : lundi 12 octobre 2020
Nom du responsable scientifique : Jean DAOU et Gérald Chaplais
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 janvier 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La production mondiale des alcènes éthène et propène (également nommés respectivement éthylène et propylène) dépasse 200 millions de tonnes par an. Ces gaz insaturés sont principalement utilisés comme réactifs dans la préparation de plastiques. Leurs méthodes actuelles de purification requièrent la séparation de leurs analogues saturés (les alcanes éthane et propane) les rendant ainsi complexes et très énergivores en raison des similitudes physico-chimiques des composés. Usuellement, cette séparation nécessite plus de 70 étapes de distillation à de très basses températures (négatives). Compte-tenu de la demande globale croissante envers ces alcènes, le développement de procédés à température ambiante représente un enjeu majeur [1]. Cette thèse vise ainsi à développer des procédés de séparation par adsorption efficaces et économes en énergie avec l'emploi de matériaux microporeux tels que les zéolithes et les MOFs.
Après une étude initiale basée sur la simulation et menée par des partenaires du projet ANR SAAMM localisés à Montpellier (ICGM) et Nancy (LPCT), les matériaux microporeux identifiés comme les plus prometteurs seront synthétisés à l'IS2M. Ces préparations viseront, dans un premier temps, à la préparation de poudres avec différentes tailles de particules qui feront l'objet d'une caractérisation variée et détaillée. Les caractérisations physico-chimiques porteront tant sur la structure (diffraction de rayons X, RMN à l'état solide, …) que sur la morphologie et la composition chimique (microscopie électronique à balayage, cartographie EDX, fluorescence X, RMN à l'état liquide, analyse thermogravimétrique). Toutes ces caractérisations seront réalisées sur les plateformes techniques de l'IS2M certifiées ISO9001.
Par ailleurs, les synthèses conventionnelles des zéolithes et des MOFs aboutissent généralement à des poudres composées de cristaux de l'ordre de quelques micromètres. La taille de ces cristaux ne constitue pas en général un critère pénalisant dans un grand nombre d'applications industrielles. Néanmoins, dans des applications utilisant les procédés à lit fluidisé, comme celle de la séparation des alcanes des alcènes, les critères de taille et de mise en forme s'avèrent importants. La deuxième partie de la thèse sera ainsi consacrée à la formulation avec la préparation d'extrudés ou de pastilles des zéolithes et des MOFs identifiés comme les plus prometteurs après des mesures de séparation réalisées par le quatrième partenaire du projet situé à Marseille (MADIREL). Ces travaux de recherche s'appuieront sur l'expertise de l'axe Matériaux à Porosité Contrôlée (MPC) de l'IS2M dans la mise en forme des zéolithes sous forme de billes [2], de pastilles [3], de films [4] et de membranes [5].
Compétences :
- Connaissances en chimie du solide
- Très grande motivation, persévérance, curiosité, ouverture d'esprit, créativité, responsabilité, professionnalisme, facilités de communication et esprit d'équipe sont les principales compétences personnelles recherchées pour ce poste.

[1] D. S. Sholl, R. P. Lively, «Seven Chemical Separation to Challenge the World» Nature, vol. 532, p. 435-437, 2016.
[2] G. Rioland, L. Bullot, T. J. Daou, A. Simon-Masseron, G. Chaplais, D. Faye, E. Fiani et J. Patarin, «Elaboration of FAU-type Zeolite Beads with Good Mechanical Performances for Molecular Decontamination» RSC Advances, vol. 6, p. 2470, 2016.
[3] G. Rioland, T. J. Daou, D. Faye et J. Patarin, «New Generation of MFI-type Zeolite Pellets with Very High Mechanical Performance for Space Decontamination» Microporous and Mesoporous Materials, vol. 167, p. 221, 2016.
[4] N. Laudriant, T. J. Daou, G. Arnold, H. Nouali, J. Patarin et D. Faye, «Zeolite hybrid films for space decontamination» Microporous and Mesoporous Materials, vol. 36, p. 172, 2013.
[5] A. Said, L. Limousy, H. Nouali, L. Michelin, J. Halwani, J. Toufaily, T. Hamieh, P. Dutournié et T. J. Daou, «Synthesis of mono and bi-layer MFI zeolite films on macroporous alumina tubular supports: application to nanofiltration» Journal of Crystal Growth, vol. 428, pp. 71-79, 2015.

Contexte de travail

Le doctorant(e) travaillera à l'Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M, UMR 7361) dans l'axe Matériaux à Porosité Contrôlée (MPC) dans le cadre d'une collaboration avec le laboratoire MADIREL de Marseille, l'institut ICGM à Montpellier et le laboratoire LPCT de Nancy. Cette thèse fait partie du projet ANR SAAMM entre les 4 partenaires précédemment cités.

Contraintes et risques

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