Offre de thèse
Matériaux composites ternaires : Vers une nouvelle ère pour la capture du CO₂
Date limite de candidature
15-05-2025
Date de début de contrat
01-10-2025
Directeur de thèse
JONQUIERES Anne
Encadrement
Directrice de thèse : JONQUIERES Anne - LCPM - Professeure Université de Lorraine - anne.jonquieres@univ-lorraine.fr Co-directrice de thèse : ARNAL-HERAULT Carole - LCPM - Maitresse de Conférences Université de Lorraine - carole.arnal-herault@univ-lorraine.fr Le suivi du doctorant sera réalisé par un accompagnement quasi-quotidien au laboratoire avec des échanges réguliers avec les co-encadrantes sur le travail accompli en laboratoire, le traitement des données et leur analyse, ainsi que la rédaction de rapports réguliers permettant de faciliter la rédaction finale de la thèse. Des réunions informelles régulières seront prévues. Des réunions semestrielles formelles seront organisées sur la base d'un rapport d'activités semestriel et d'une présentation orale, permettant de développer les compétences de rédaction et de communication du doctorant. La planification du travail sera réalisée sous format de gestion de projet, sur la base d'un diagramme de Gantt permettant la progression des différentes tâches de la thèse. La rédaction de la thèse sous format publication sera privilégiée de façon à optimiser l'efficacité de la recherche. Le doctorant sera également encadré pour la préparation de communications en congrès.
Type de contrat
école doctorale
équipe
Auto-assemblage et Matériaux Fonctionnelscontexte
Depuis cinq ans, des membranes composites ternaires présentent de très hautes performances pour la capture du CO2. Le LCPM développe par ailleurs de nouveaux polymères CO2-philes qui apparaissent comme d'excellents candidats pour la réalisation de nouvelles membranes composites. Sur la base de résultats prometteurs récemment publiés par notre équipe pour l'élaboration de membranes polymères composites à deux composants, ces premières compétences acquises seront étendues à la réalisation de membranes ternaires dans ce projet de thèse. Le développement de ces nouvelles membranes composites ternaires fera appel à des compétences variées en chimie des polymères (polycondensation, polymérisations radicalaires contrôlées, etc…) ainsi qu'en élaboration de nano-composites polymères. Les membranes ternaires ainsi obtenues seront caractérisées à différentes échelles en collaboration avec le LRGP à l'aide de diverses techniques analytiques (FTIR, DSC, ATG, MEB, DRX etc.) permettant d'évaluer la qualité de la dispersion des additifs dans ces membranes, un paramètre clé pour leurs performances. Par la suite, les propriétés de perméation gazeuse, notamment vis-à-vis du CO2 et du N2, seront mesurées sur un dispositif de perméation gazeuse déjà construit et validé au LCPM dans le cadre d'un projet précédent ayant reçu le soutien de la Mission pour les Initiatives Transverses et l'Interdisciplinarité (MITI) du CNRS. Ces propriétés seront systématiquement corrélées à la structure des nouveaux matériaux et à leur composition, afin de dégager des relations propriétés-structure pour permettre l'optimisation de ces systèmes et l'obtention de performances membranaires exceptionnelles pour la capture du CO2. Enfin, la modélisation des perméabilités sera développée à l'aide de différents modèles, pour prédire et optimiser les performances de ces nouvelles membranes composites ternaires.spécialité
Génie des Procédés, des Produits et des Moléculeslaboratoire
LCPM - Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire
Mots clés
chimie des polymères, matériaux composites ternaires, membranes, capture du CO2, séparation membranaire
Détail de l'offre
Répondant à deux objectifs prioritaires de l'Agenda International 2030 pour le développement durable et la lutte contre le changement climatique, la thèse vise le développement de nouveaux matériaux polymères composites ternaires pour la capture du CO2 issu des fumées industrielles de post-combustion. Le développement de ces nouvelles membranes polymères composites au design avancé fera appel à des compétences variées en chimie des polymères, en caractérisations physico-chimiques multi-échelles et à l'élaboration de nano-composites polymères. Les propriétés membranaires seront évaluées à l'aide de dispositifs expérimentaux disponibles à l'ENSIC au Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire (LCPM). Ces propriétés seront systématiquement corrélées à la structure des nouveaux matériaux développés afin de pouvoir établir des relations propriétés-structure et des modèles pour permettre l'optimisation des nouveaux matériaux et l'obtention de performances membranaires exceptionnelles pour la capture du CO2.
Keywords
polymer chemistry, ternary composite materials , membranes, CO2 capture, membrane separation
Subject details
Fitting with two key objectives of the International Agenda 2030 for sustainable development and the fight against climate change, this PhD aims at developing new ternary composite polymer materials for industrial post-combustion CO2 capture. The development of these new composite polymer membranes with an advanced design will be based on various competencies in polymer chemistry, multi-scale physicochemical characterizations and on the elaboration of polymer nanocomposites. The membrane properties will be assessed with experimental set-ups available at ENSIC at the Laboratory of Macromolecular Physical Chemistry (LCPM). These properties will be systematically correlated to the material structure for establishing structure-properties relationships and models allowing optimization of the new materials to obtain exceptional membrane performances for CO2 capture.
Profil du candidat
Les candidats devront avoir une solide formation en chimie des polymères et idéalement avoir des compétences en génie des procédés. Merci de bien vouloir adresser un CV actualisé, une lettre de motivation détaillée et au moins une lettre de référence par email à Anne JONQUIERES (Directeur de thèse) (anne.jonquieres@univ-lorraine.fr) avec copie à Carole ARNAL-HERAULT (Co-directeur de thèse) (Carole.Arnal-Herault@univ-lorraine.fr ).
Pour toute thèse proposée au sein de l'Ecole Doctorale, le futur doctorant devra bien être titulaire d'un master (diplôme de master/d'ingénieur français ou étranger, …) justifiant d'un parcours remarquable.
Dans tous les cas (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) le dossier doit comporter :
• le CV du candidat et lettre de motivation
• les notes obtenues au diplôme conférant le grade de master, mention 'Assez Bien' requise au minimum et copie du diplôme s'il est disponible
• 2 lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études
• des éléments tangibles sur l'initiation à la recherche (mémoire de recherche, publication, ...).
Le dossier complet de candidature doit être envoyé à la direction de thèse par les adresses messageries des directeurs de thèses :
Directrice de thèse JONQUIERES Anne : anne.jonquieres@univ-lorraine.fr
Co-directrice de thèse : ARNAL-HERAULT Carole : carole.arnal-herault@univ-lorraine.fr
Candidate profile
The candidates should have a strong background in polymer chemistry and ideally competencies in chemical engineering and processes. They should send an updated CV, a detailed motivation letter and at least one reference letter by email to Pr Anne JONQUIERES (PhD supervisor) (anne.jonquieres@univ-lorraine.fr) with copy to Dr Carole ARNAL-HERAULT (PhD co-supervisor) (Carole.Arnal-Herault@univ-lorraine.fr ).
All applicants to the Doctoral School SIMPPÉ must have successfully completed a Master degree or its equivalent with a grade comparable to or better than the French grade AB (corresponding roughly to the upper half of a graduating class). In all cases (French or foreign Master degree, engineering degree, etc.) the counsel of the doctoral school will examine the candidate's dossier, which must include:
• CV and letter of motivation
• the grades obtained for the Master (or equivalent) degree and a copy of the diploma if it is available
• 2 letters of recommendation, preferably from the director of the Master program and the supervisor of the candidate's research project
• written material (publications, Master thesis or report, etc.) related to the candidate's research project.
The complete application file must be sent to the thesis supervisors by email :
Thesis Supervisor JONQUIERES Anne : anne.jonquieres@univ-lorraine.fr
Thesis Co-Supervisor : ARNAL-HERAULT Carole : carole.arnal-herault@univ-lorraine.fr
Référence biblio
1- Highly selective multi-block poly(ether-urea-imide)s for CO2/N2 separation: Structure-morphology-properties relationships. X. Solimando, J. Babin, C. Arnal-Herault, M. Wang, D. Barth, D. Roizard, J.R. Doillon-Halmenschlager, M. Ponçot, I. Royaud, P. Alcouffe, L. David, A. Jonquieres, Polymer, 2017, 131, 56-67. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2017.10.007
2- Controlled grafting of multi-block copolymers for improving membrane properties for CO2 separation. X. Solimando, J. Babin, C. Arnal-Herault, D. Roizard, D. Barth, M. Ponçot, I. Royaud, P. Alcouffe, L. David, A. Jonquieres, Polymer, 2022, 255, 125164. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2022.125164
3- New copolymer architecture for mixed matrix membranes with high loadings of ZIF-8 for enhanced CO2 permeability. C. Arnal-Herault, R. Ben Ammar, D. Roizard, B. Belaissaoui, M. Ponçot, I. Royaud, A. Jonquieres, Industrial & Engineering Chemistry Research, 2024, 63, 32, 14148-14164 (Front Cover Art). https://doi.org/10.1021/acs.iecr.4c01437