Résumé :

Ce sujet de thèse concerne la recherche de catalyseurs efficaces pour la valorisation du dioxyde de carbone (CO2). Le CO2, un gaz à effet de serre d’origine anthropogénique et naturelle, constitue également une brique élémentaire C1 attractive pour la synthèse de carburants et produits chimiques. Ce projet vise la
conception et la préparation de catalyseurs compétitifs pour l’hydrogénation du CO2 en molécules organiques stratégiques : les méthylamines (molécules à haute valeur ajoutée) et le méthanol (molécule de base à haut tonnage). La production industrielle de méthanol repose principalement sur l’hydrogénation de
CO (issu d’énergies fossiles) catalysée par Cu/ZnO/Al2O3 et réalisée à des températures et pressions élevées. De plus, les catalyseurs actuels pour l’hydrogénation du CO2 souffrent d’une stabilité limitée. Les catalyseurs visés ici combinent des nanoparticules de cuivre (CuNPs) possiblement associées à un cocatalyseur de type oxyde métallique (MO, M = Zr, Zn, Ti), tous deux supportés sur des nanotubes de carbone (CNTs). Ces nanocomposites innovants combineront la forte activité catalytique des CuNPs (ou CuNPs-MO) avec la haute surface spécifique et l’excellente stabilité chimique/thermique/mécanique des CTNs. Ces catalyseurs supportés devraient présenter de très bonnes performances catalytiques et une longue durée de vie, notamment grâce à une bonne stabilisation des CuNPs et à la coopérativité du support.

Les principales missions du doctorant incluent :
• le développement de méthodes de fonctionnalisation de la surface des CNTs en relation avec l’étape ultérieure de décoration,
• la décoration des CNTs par des CuNPs (et possiblement MO) de taille et distribution contrôlée (incluant le dépôt atomique),
• l’évaluation de l’activité catalytique et de la recyclabilité des nanocomposites obtenus dans l’hydrogénation du CO2 pour préparer des méthylamines ou du méthanol.

Les nanocatalyseurs seront caractérisées chimiquement (XPS, EDX, spectroscopie Raman…) ainsi que du point de vue de leur microstructure (TEM, STEM, HAADF…) avant et après catalyse.

Profil du candidat :

Le candidat devra avoir une formation solide en chimie moléculaire et posséder de bonnes compétences en synthèse organométallique et/ou organique. De bonnes connaissances en chimie des matériaux seront appréciées. Une grande motivation pour ce sujet combinant élaboration de
nanomatériaux et catalyse est requise.

Localisation :

Ce projet est une collaboration entre 3 laboratoires situés à Montpellier et Toulouse, il est financé par l’Institut Carnot Chimie Balard Cirimat. Le/la candidat(e) retenu(e) sera employé(e) par l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM) et travaillera au Centre Inter-universitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux (CIRIMAT) à Toulouse, au Laboratoire de Physique et Chimie des Nano Objets (LPCNO) à Toulouse et à l’Institut Charles Gerhardt (ICGM) à Montpellier.

Contacts :

Dr Pierre Fau pfau@insa-toulouse.fr LPCNO http://lpcno.insa-toulouse.fr
Dr David Mesguich david.mesguich@univ-tlse3.fr CIRIMAT https://www.cirimat.cnrs.fr
Dr Armelle Ouali armelle.ouali@enscm.fr ICGM https://www.icgm.fr

Pour candidater :

Envoyez votre CV, lettre de motivation et lettre de recommandation (ou références) aux 3 contacts indiqués ci-dessus avant le 1er juillet 2022.