Synthèse de catalyseurs métalliques contenant des atomes isolés

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Synthèse de catalyseurs métalliques contenant des atomes isolés

Contexte

Les catalyseurs hétérogènes participent au développement de procédées propres et améliorent l’efficacité énergétiques de ces derniers. Une voie d’amélioration de l’efficacité des catalyseurs hétérogènes métalliques est la diminution et le contrôle de la taille des particules (augmentation de la quantité de métal actif accessible). Ce gain peut se doubler d’une amélioration de la sélectivité car des effets de taille existent pour de nombreuses réactions catalytiques (réactions dites « sensibles à la structure » selon la terminologie).

La synthèse de catalyseurs hétérogènes avec des centres métalliques parfaitement dispersés, actifs et stables représente donc un idéal d’efficacité. Cette «Catalyse par les atomes isolés » ou « Single Atom Catalysis (SAC) » permet conceptuellement de combiner les avantages des catalyses homogène et hétérogène. L’intérêt des atomes isolés en catalyse hétérogène est cependant toujours débattu

Description

Il n’existe actuellement pas de travaux permettant de statuer sur le rôle des atomes isolés de platine (Pt₁) et de palladium (Pd₁) dispersés dans des supports siliciques ou aluminiques. Un des freins à cette recherche réside dans la synthèse de catalyseurs contenant des atomes isolés et dans le maintien de cet état isolé lors de leur utilisation en catalyse.

L’objectif de ce stage est de mettre en œuvre des méthodes innovantes de préparation de catalyseurs métalliques dispersés à l’échelle atomique. Les méthodes envisagées sont conceptuellement basées sur la stabilisation du précurseur métallique à la surface des pores ou dans la structure du matériau. Les catalyseurs seront préparés par voies sol gel de façon à parfaitement disperser les atomes isolés de Pd ou de Pd dans une matrice oxyde mesoporeuse aluminique ou silique.

A ce titre, les effets des précurseurs, des conditions opératoires de synthèse, etc. seront particulièrement regardés. Une fois synthétisés, les catalyseurs seront caractérisés, notamment par microscopie électronique à transmission, et leur réactivité sera évaluée pour l’hydrogénation de molécules modèles.

Le stagiaire intégrera une équipe dynamique et pluridisciplinaire et enrichira son expérience de nombreuses compétences, en synthèse, caractérisation et évaluation catalytique.

Profil recherché

3^ème année d’Ecole d’Ingénieur ou Cursus Universitaire Master 2 Chimie ou Matériaux

• Compétences en chimie, chimie des solutions, synthèse de matériaux, méthodes de caractérisation physico-chimiques
• Des compétences en catalyse hétérogène seraient un plus
• Rigueur, curiosité, autonomie, esprit d'initiative, travail en équipe, qualité rédactionnelle

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