Déshydrogénations photoactivées utilisant des catalyseurs nanocomposites plasmoniques / Photoac[...]

Déshydrogénations photoactivées utilisant des catalyseurs nanocomposites plasmoniques // Photoactivated dehydrogenations using plasmonic metal nanocomposite catalysts

Réf ABG-127557
ADUM-60138

Sujet de Thèse
13/12/2024
Université de Toulouse
Lieu de travail: Toulouse Cedex 9 - France

Champs scientifiques

• Chimie

Mots clés: nanoparticules plasmoniques, métaux de transition 3d, supports semi-conducteurs, réactions de déshydrogénation, processus photochimiques, études mécanistiques
plasmonic nanoparticles, 3d transition metals, semiconductor supports, dehydrogenation reactions, photo-chemical processes, mechanistic studies

Description du sujet

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. Ce projet de thèse 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.

Ce projet 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. Ainsi, des matériaux composites combinant des sites de photo-activation et des sites catalytiquement actifs seront 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. 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.

Ce projet de thèse 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, y compris la production d'hydrogène. Ce projet sera développé dans le cadre d'un projet collaboratif financé par l'ANR, constitué de deux partenaires, le LHFA à Toulouse responsable des travaux expérimentaux et ITODYS à Paris, en charge des études théoriques.

Début de la thèse: 01/10/2025
WEB: https://lhfa.cnrs.fr/index.php/en/teams/symac-en

Nature du financement

Financement CSC - China Scholarship Council

Présentation établissement et labo d'accueil

Université de Toulouse

Etablissement délivrant le doctorat

Université de Toulouse

Ecole doctorale

482 SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse

Profil du candidat

Les étudiants motivés ont la possibilité de rejoindre le groupe de recherche 'Systèmes Métalliques Appliqués en Catalyse' (SYMAC) au Laboratoire d'Hétérochimie Fondamentale et Appliquée (LHFA). Ce programme doctoral s'adresse à des étudiants hautement qualifiés et enthousiastes pour la conception et le développement de procédés durables, y compris les études fondamentales et allant jusqu'aux applications. Les étudiants doivent avoir de solides connaissances en chimie organique et inorganique, avec une connaissance des techniques spectroscopiques; une connaissance de la chimie des matériaux sera appréciée.

Les demandes doivent inclure une lettre de motivation, un Curriculum Vitae détaillé et le contact d'au moins une personne de contact. Contacts: Dr. Daniel Pla (pla@lhfa.fr) Prof. Montserrat Gómez (montserrat.gomez-simon@univ-tlse3.fr)

Date limite de candidature: 31/07/2025