Description des mécanismes de réduction du CO2 à la surface de photocatalyseur par approche operando

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L’utilisation à bon escient de l’énergie solaire pour convertir le CO2 en hydrocarbures peut simultanément contrebalancer deux problèmes actuels majeurs: le réchauffement climatique (ppCO2) et la future demande énergétique. La voie photocatalytique est pertinente, cependant le rendement du procédé demeure actuellement faible même pour les meilleurs matériaux développés et de nombreuses questions restent encore ouvertes au sujet des propriétés intrinsèques du photocatalyseur à optimiser et des mécanismes réactionnels associés. 
Dans ce sujet de thèse 2020-2023, nous souhaitons décrire les mécanismes présents à la surface du catalyseur TiO2 dans le cas d’une réaction photocatalytique d’intérêt : la photoréduction du CO2 en phase gaz et en présence d’eau. 
Pour cela, il sera nécessaire dans un premier temps de déterminer finement les propriétés de surface des photocatalyseurs. Cela pourra notamment être réalisé par spectroscopie IR via des suivis d’adsorption de réactifs et de molécules sondes. Dans un second temps, une méthodologie operando innovante sera développée en utilisant un photoréacteur couplé IR. Différentes conditions opératoires seront étudiées le ratio CO2/H2O, la pression partielle en eau, ainsi que la présence d’O2 qui peuvent jouer sur la sélectivité d’un même photocatalyseur. Des matériaux modèles permettant d’étudier différents paramètres clés (teneur  en métal, acidité ou basicité et hydrophobicité) seront analysés afin de faire le lien entre propriétés de surface initiales et réactivité photocatalytique et ainsi valider la méthodologie operando.

La thèse se déroulera entre le site d’IFPEN – Lyon (préparation des échantillons, analyses conventionnelles et tests photocatalytiques), et le Laboratoire Catalyse et Spectrochimie de Caen (analyses IR operando). 

Mots clefs: Energie solaire, spectroscopie IR, photocatalyse, operando

  • Directeur de thèse    Dr. EL ROZ Mohamad, Chercheur CNRS, HDR - Laboratoire Catalyse et Spectrochimie (LCS) - Caen
  • Ecole doctorale    Ecole doctorale Normande de Chimie (EDNC) n°508   
  • Encadrant IFPEN    Dr. RIVALLAN Mickaël, Ingénieur de Recherche, Département Caractérisation des Matériaux, IFPEN Solaize, mickael.rivallan@ifpen.fr  et Dr. PAGIS Céline, Ingénieur de Recherche, Département Catalyse par les métaux et les solides acido-basiques, IFPEN Solaize, céline.pagis@ifpen.fr
  • Localisations du doctorant    75% Caen (LCS), 25% Solaize (IFPEN)
  • Durée et date de début    3 ans, en octobre 2020 
  • Employeur    IFP Energies Nouvelles, Lyon, France
  • Qualifications    Master II ou Ecole d’Ingénieur en sciences physiques et/ou chimiques.
  • Connaissances linguistique    Français ou anglais courant
  • Autres qualifications    Compétences en spectroscopie vibrationnelle et/ou photochimie 

 

 

Contact
Encadrant IFPEN 
RIVALLAN Mickaël
Ingénieur de Recherche, Département Caractérisation des Matériaux
Texte libre

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