Offre de thèse
LUE - Nanomatériaux de carbone / hybrides métalliques : une nouvelle approche pour produire des catalyseurs nanostructurés pour la réduction des gaz à effet de serre
Date limite de candidature
31-03-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
VIGOLO Brigitte
Encadrement
Regular weekly meetings are scheduled with the doctoral student. Depending on laboratory conditions, the doctoral student will receive training to use the equipment autonomously and to strengthen his or her skills in areas chosen in discussion with the thesis supervisor.
Type de contrat
école doctorale
équipe
DEPARTEMENT 2 - CP2S : 202 - Elaboration et Fonctionnalités de couches minces (EFCM)contexte
Suite au sommet COP28, la 28e conférence des Nations Unies sur le changement climatique, qui s'est tenue récemment du 30 novembre au 12 décembre 2023 à Dubaï, force est de constater que la réduction des émissions de gaz à effet de serre reste un défi important et urgent. Et tous les efforts doivent être maintenus pour s'attaquer au problème du réchauffement climatique. Dans ce contexte, le reformage du dioxyde de carbone (CO2), également connu sous le nom de reformage à sec du méthane (CH4) ou DRM, est une méthode de production de gaz de synthèse ou syngas : des mélanges d'hydrogène (H2) et de monoxyde de carbone (CO). La réaction DRM fait l'objet d'une attention croissante de la part des chercheurs depuis plus de deux décennies.spécialité
Chimielaboratoire
IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR
Mots clés
hybrides, dépollution, catalyse, nanomatériaux
Détail de l'offre
Concevoir de nouveaux matériaux nanostructurés de manière contrôlée présente un intérêt majeur pour faire face et réduire le réchauffement climatique. Dans le contexte actuel de transition énergétique et environnementale, les technologies du futur doivent intégrer des matériaux dont le rapport « performance » sur « quantité de matière première » doit être maximisé. La durabilité des métaux disponibles doit en effet être pleinement prise en compte. Le cas de la réaction catalytique de reformage à sec du CO2 par le méthane ou DRM qui nous intéresse ici, ne fait pas exception. Le projet de thèse vise à proposer une approche alternative aux méthodes standards de synthèse à base de liquides afin que des matériaux catalytiques nanostructurés avec une quantité limitée de métaux bruts soient produits avec une approche versatile et contrôlée. Dans ce projet, la preuve de concept de cette approche concerne la pollution de l'atmosphère par la réduction des gaz à effet de serre grâce à la production de catalyseurs efficaces et stables pour la réaction DRM.
L'approche pionnière proposée dans ce projet de doctorat est basée sur un processus de croissance de couches minces modifié se produisant sur des substrats de nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT), récemment mis en évidence dans notre groupe. Cette méthode sera transférée au système Ni-Co pour produire des alliages bimétalliques Ni-Co présentant un grand intérêt pour la DRM. Le présent projet rassemble les compétences complémentaires de 2 laboratoires (Institut Jean Lamour, Université de Lorraine (UL), Nancy, France et School of Chemical Engineering, Universiti Sains Malaysia (USM), Penang, Malaisie). Nous entendons couvrir toute la chaîne de conception des matériaux depuis la synthèse jusqu'aux tests d'application à l'échelle laboratoire. Ce projet apporte ainsi une nouvelle voie de synthèse qui pourrait constituer une véritable avancée dans le domaine de la catalyse.
Keywords
hydrids, depollution, catalysis, nanomaterials
Subject details
Designing new nanostructured materials in a controlled manner is of high interest to face and reduce global warming. In the current energy and environmental transition context, the future technologies need to incorporate materials whose the ratio “performance” over “raw material amount” has to be maximized. The sustainability of available metals has indeed to be fully taken into account. The case of the highly desired catalytic reaction for the dry (CO2) reforming by methane or DRM we are interested in here, is no exception. The PhD project aims at proposing an alternative approach to the standard liquid-based synthesis methods so that nanostructured catalytic materials with a limited amount of raw metals and in a scalable and versatile approach will be produced in a better controlled approach. In this project, the proof-of-concept of this approach concerns atmosphere pollution by greenhouse gas reduction through production of efficient and stable catalysts for the DRM reaction. The pioneered approach proposed in this PhD project is based on a modified thin film growth process occurring onto 2D multi-walled carbon nanotube (MWCNT) substrates we have recently put into evidence in our group. This method will be transferred to the Ni-Co system to produce Ni-Co bimetallic alloys which are of great interest for DRM. The present project gathers the complementary skills of 2 laboratories (Institut Jean Lamour, University of Lorraine (UL), Nancy, France and School of Chemical Engineering, Universiti Sains Malaysia (USM), Penang, Malaysia). We intend to cover the whole chain of the material designing from the synthesis to the application tests at the lab-scale. This project brings thus a new synthesis way which could be a real breakthrough in the catalysis domain.
Profil du candidat
Les candidats doivent être titulaires d'un master en science des matériaux, en physique des matériaux ou en chimie des matériaux. Une expérience préalable en chimie physique, chimie du solide, nanomatériaux est souhaitée.
Les candidats doivent être capables de rédiger des documents scientifiques en anglais. Une bonne rédaction technique et une bonne expression orale sont requises en anglais.
Candidate profile
Applicants must hold Master's degree in Materials Science or in Physics of Materials or in Chemistry of Materials. Previous experience in physical chemistry, solid chemistry, nanomaterials are welcome.
Applicants must be able to write scientific documents in English. Good technical writing and speaking are required in English.
Référence biblio
E. le Saché, T.R. Reina, Analysis of Dry Reforming as direct route for gas phase CO2 conversion. The past, the present and future of catalytic DRM technologies, Progress in Energy and Combustion Science. 89 (2022) 100970. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2021.100970.
A.G.S. Hussien, K. Polychronopoulou, A Review on the Different Aspects and Challenges of the Dry Reforming of Methane (DRM) Reaction, Nanomaterials. 12 (2022) 3400. https://doi.org/10.3390/nano12193400.
M. Hassan Amin, A Mini-Review on CO2 Reforming of Methane, PPS. 2 (2018). https://doi.org/10.31031/PPS.2018.02.000532.