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Doctorat (H/F) en photocatalyse plasmonique pour la réduction du CO2

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

Date Limite Candidature : vendredi 15 juillet 2022

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Informations générales

Référence : UMR7515-JULBER-021
Lieu de travail : STRASBOURG
Date de publication : vendredi 24 juin 2022
Nom du responsable scientifique : Valérie KELLER
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 3 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

L'objectif du projet est d'améliorer la production photocatalytique de CH4 (ou C2H4), à partir de la réduction du CO2 en présence d'eau, en phase gazeuse. L'approche repose sur l'ingénierie plasmonique de nanoparticules bimétalliques interfacées avec un semi-conducteur, dans le but d'augmenter l'efficacité photonique sur l'ensemble du spectre solaire.
Dus à des effets de confinements classiques ou quantiques, certaines nanoparticules métalliques (NPs) presentent des propriétés optiques particulières, différentes de celles du matériau massique. L'oscillation collective des électrons libres d'un métal induit des phénomènes de Resonance Plasmonique de Surface localisée (SPR), qui peuvent résulter est une forte absorption optique, ainsi qu'en une exaltation des phénomènes de diffusion en champ proche. Ces phénomènes sont très sensibles à différents paramètres structuraux, tels la taille des NPs, leur forme, leur environnement ainsi que la composition métallique. Ceci ouvre ainsi un champ d'investigation pour pouvoir ajuster la réponse optique des NPs métalliques. En effet, la combinaison de nanoparticules métalliques possédant des effets plasmoniques avec un photocatalyseur est considérée comme un concept émergent dans le but d'arriver à une rupture en termes d'augmentation des performances de photoconversion.
Pour ce faire, l'objectif est de déposer des nanoparticules bimétalliques sur un semi-conducteur pouvant être activé par la lumière visible, ce photocatalyseur sera sélectionné en fonction des produits finals visés. Ces matériaux photocatalytiques seront évalués et comparés à l'ICPEES sur un pilote de photoconversion fonctionnant sous flux gazeux continu en présence de vapeur d'eau comme agent réducteur, conditions représentatives de certains effluents sur sites. De plus, les matériaux seront caractérisés par IR operando à l'IFPEN (Institut Français du Pétrole - Énergies Nouvelles) afin d'investiguer les mécanismes mis en jeu.

Contexte de travail

L'Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (ICPEES) est une unité mixte de recherche sous la cotutelle du CNRS et de l'Université de Strasbourg (UMR7515). Son personnel est composé d'une cinquantaine de permanents et d'environ 80 doctorants, post-doctorants, et autres CDD.

La thèse sera réalisée dans le cadre d'un projet collaboratif avec l'IFPEN (Solaize) et l'ICCF (Institut de Chimie de Clermont-Ferrand), au sein de l'équipe de photocatalyse et photoconversion (PHOTO), dirigée par le Dr Valérie KELLER. L'équipe PHOTO est située dans les locaux de l'Ecole de Chimie de Strasbourg (ECPM) de l'Université de Strasbourg (Unistra, Université d'Excellence), au sein du département catalyse et Matériaux de l'ICPEES.

Contraintes et risques

Pas de contraintes spécifiques

Informations complémentaires

Prérequis : Master 2 en catalyse ou chimie des matériaux

Savoirs généraux, théoriques ou disciplinaires :
- Connaissances en photocatalyse en phase gazeuse
- Très bon niveau de communications orale et écrite
- Anglais niveau C1 ou C2 selon le cadre européen commun de référence pour les langues

Savoirs faire opérationnels :
- Expérience dans le domaine des semi-conducteurs à base de TiO2 et/ou de nitrures de carbon graphitique 2D
- Expérience solide dans la caractérisation des matériaux (XRD, BET, SEM, TEM, XPS, Spectrométrie UV-Vis)
- Expérience dans certaines méthodes de dépôts de nanoparticules métalliques (Au, Pt, Pd, Cu, …)
- Une expérience préliminaire en sciences analytiques appliquées aux réactions photocatalytiques en phase gazeuse serait un plus.

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