Offre de thèse
Nouvelles membranes chargées en hybrides carbone/MOF pour applications en phases liquide et gaz
Date limite de candidature
05-05-2025
Date de début de contrat
01-08-2025
Directeur de thèse
CELZARD Alain
Encadrement
The research will be conducted at the Epinal site of the Institut Jean Lamour (ENSTIB Campus). The supervision will be complementary, combining expertise in composite, carbon and MOF material synthesis and characterization with knowledge of physicochemical properties and related modeling.
Type de contrat
école doctorale
équipe
DEPARTEMENT 4 - N2EV : 402 - Matériaux bio-sourcéscontexte
Who Should Apply? We are looking for outstanding candidates with: • A strong academic background (Master's or equivalent) in material science, chemistry including quantum chemistry, physics, or related fields. • A passion for interdisciplinary research and innovation. • Excellent communication skills and the drive to work collaboratively in an international team.spécialité
Chimielaboratoire
IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR
Mots clés
Carbones nanoporeux , MOFs, Membranes à matrice mixte , Porosité, Tamisage moléculaire photo-accordable
Détail de l'offre
Le travail sera effectué dans le cadre du réseau de formation doctorale Horizon Europe Marie Skłodowska-Curie PhotoBrane (« Photo-tuning membranes for molecular separation »). PhotoBrane est à la pointe de l'innovation, développant des membranes photo-ajustables et photo-régénérables de nouvelle génération. Ces membranes révolutionnaires peuvent potentiellement transformer des industries telles que la conversion énergétique, les applications biomédicales, la purification de l'eau et la protection de l'environnement en améliorant la sélectivité, la perméabilité et la longévité opérationnelle.
Le projet de recherche doctorale proposé, « Nouvelles membranes chargées en hybrides carbone/MOF pour applications en phases liquide et gaz », aura pour objectifs de :
(i) Préparer des matériaux hybrides MOF/carbone de grande surface spécifiques pour les utiliser comme charges dans des membranes à matrice mixte (MMMs) ;
(ii) Préparer et appliquer de tels MMM pour le traitement de l'eau ;
(iii) Incorporer des colorants dans les hybrides MOF/carbone, en fonction du pH et de la température ;
(iv) Développer des MMMs photo-répondantes ;
(v) Explorer l'applicabilité de la théorie de la solution absorbée idéale (IAST) pour décrire les équilibres d'adsorption des mélanges binaires gazeux.
Les résultats attendus sont les suivants :
(i) Nouveaux matériaux hybrides MOF/carbone avec une surface et une capacité d'adsorption accrues grâce à des interactions spéciales entre les métaux et les domaines aromatiques sp2, guidant la croissance du MOF et fournissant ainsi des structures poreuses améliorées ;
(ii) Nouveaux MMMs basés sur de tels hybrides, incorporant ou non des colorants, et présentant diverses propriétés de surface en fonction de celles des charges, qui peuvent être rendues très hydrophiles ou non, selon les post-traitements chimiques ;
(iii) Changements dans la porosité, les propriétés de surface et les performances au cours de la durée de vie des MMM pour les applications en phase gazeuse ou liquide, avec et sans lumière ;
(iv) Compréhension des limites de l'IAST et éventuellement son développement pour prendre en compte les propriétés photyo-ajustables ;
(v) Démonstration de MMMs hybrides MOF/carbone pour le tamisage moléculaire photo-ajustable.
Keywords
Nanoporous carbons, MOFs, Mixed matrix membranes, Porosity, Photo-tunable molecular sieving
Subject details
The work will be carried out within the framework of the Horizon Europe Marie Skłodowska-Curie Doctoral Training Network PhotoBrane (“Photo-tuning membranes for molecular separation”). PhotoBrane is at the forefront of innovation, developing next-generation photo-tunable and photo-regenerable membranes. These ground-breaking membranes potentially transform industries such as energy conversion, biomedical applications, water purification, and environmental protection by enhancing selectivity, permeability, and operational longevity. The proposed doctoral research project, “New membranes loaded with carbon/MOF hybrids for liquid and gas phase applications”, will aim to: (i) Prepare MOF/carbon hybrid materials of high surface area to be used as fillers in mixed matrix membranes (MMMs); (ii) Prepare and apply such MMMs for water treatment; (iii) Incorporate dyes in MOF/carbon hybrids, depending on pH and temperature; (iv) Develop photo-responsive MMMs; (v) (v) Explore applicability of the Ideal Absorbed Solution Theory (IAST) to describe the adsorption equilibria of gaseous binary mixtures. The expected results are: (i) Availability of new MOF/carbon hybrid materials with enhanced surface area and adsorption capacity thanks to special interactions between metals and sp2 aromatic domains, guiding the growth of MOF and thus providing improved porous structures; (ii) New MMMs based on such hybrids, incorporating dyes or not, and with various surface properties depending on those of the fillers, which can be made either very hydrophilic or not, depending on the chemical post-treatments; (iii) Understanding changes in porosity, surface properties and performance over the lifetime of MMMs for gas- or liquid-phase applications, with and without light; (iv) Understanding the limits of IAST and potentially develop it to account for photo-tuning; (v) Demonstration of photo-tunable molecular sieving MOF/carbon hybrid MMMs.
Profil du candidat
Le/la candidat/e intégrera une équipe de recherche spécialisée en sciences des matériaux, l'équipe « Matériaux biosourcés » de l'Institut Jean Lamour (IJL, UMR CNRS 7198), hébergée dans les locaux de l'ENSTIB à Epinal. Il/elle devra avoir suivi en priorité une formation en sciences des matériaux, en chimie ou en génie chimique, mais des connaissances sur les membranes et les procédés associés seront particulièrement appréciées. Le/la candidat/e devra faire preuve d'une grande aisance avec les techniques de préparation (spin-coating, enduction à la râcle, …) et de caractérisation des matériaux (propriétés mécaniques, mesures d'adsorption et de perméabilité) sur lesquelles il/elle sera formé/ée pour devenir rapidement autonome. Des connaissances en détermination de la porosité et des propriétés associées seront un vrai plus. Il/elle devra se montrer dynamique, curieux/se et persévérant/e pour réaliser les multiples synthèses, caractérisations, tests et interprétations des résultats, et faire preuve de capacités à travailler en équipe.
Attention : tous les candidats ne sont pas nécessairement éligibles. En effet, s'agissant d'une thèse dans le cadre d'un réseau de doctorats européens, la règle de mobilité européenne stipule que les candidats ne doivent pas avoir résidé ou exercé leurs activités principales (telles que le travail ou les études) dans le pays de l'organisation d'accueil pendant plus de 12 mois au cours des 3 années précédant immédiatement la date limite de dépôt des candidatures, ni ne doit déjà être titulaire d'un doctorat.
Toute candidature ne remplissant pas ces conditions ne sera pas examinée.
Les candidatures doivent être accompagnées des documents suivants :
- Document d'identification international (passeport pour les candidats non européens)
- CV mis à jour, incluant l'expérience professionnelle et académique pertinente
- Diplôme de Master 2 authentifié (s'il a été obtenu en dehors de l'UE). Des traductions en anglais sont requises si le document original n'est pas délivré dans l'une de ces langues. Les copies des documents originaux doivent être certifiées.
- Déclaration de non-ontention d'un doctorat
- Déclaration relative à la recherche (une page maximum), comprenant une brève description de votre motivation à poursuivre des études de recherche, de vos intérêts académiques, de leur lien avec vos études précédentes et de vos objectifs futurs.
- Certificat d'anglais (et certificat de français en option)
- Mémoire de master et toute publication scientifique pertinente
Candidate profile
The candidate will join a research team specialised in materials science, the 'Biosourced Materials' team of the Institut Jean Lamour (IJL, UMR CNRS 7198), housed in the premises of ENSTIB, in Epinal. He/she will need to have a very strong background in materials science, chemistry or chemical engineering, but knowledge of membranes and related processes will be particularly appreciated. The candidate will have to demonstrate a great ease with the techniques of preparation (spin-coating, doctor blade coating, ...) and characterization of materials (mechanical properties, adsorption and permeability measurements) on which he/she will be trained to become quickly autonomous. Knowledge of porosity determination and associated properties will be a real plus. He/she will have to be dynamic, curious and persevering in order to carry out the multiple syntheses, characterisations, tests and interpretations of the results, and to demonstrate the ability to work in a team.
Please note: not all applications are necessarily eligible. Indeed, as this is a PhD thesis within the framework of a European doctoral network, the European mobility rule stipulates that applicants must not have resided or carried out their main activities (such as work or study) in the country of the hosting organization for more than 12 months in the 3 years immediately prior to the application deadline, and must not have already obtained a doctoral degree.
Applications that do not meet these conditions will not be considered.
Applications should include the following documents:
• International identification document (passport for non-European candidates)
• Updated CV, including relevant professional and academic experience
• MSc certificate or authenticated Master's degree diploma (if obtained outside the EU). Translations into English are required if the original document is not issued in one of these languages. Copies of original documents must be certified.
• Declaration of not holding a PhD degree
• Research statement (maximum one page), including a brief description of your motivation for pursuing research studies, your academic interests, how they relate to your previous studies, and your future goals
• English language certificate (and optional German language certificate)
• Master's thesis and any relevant scientific publications
Référence biblio
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