Sujet de stage / Master 2 Internship

L'objectif du stage est de contribuer à l'exploration du potentiel de la radiolyse comme méthodes de criblage de couples réactifs/catalyseurs, en vue du développement d'une chimie économe en énergie et à plus faible impact carbone.

Dans le contexte de la recherche de procédés moins polluants et plus économes en énergie que les procédés actuels, il est intéressant de produire des molécules à fort enjeu telles que CH4, C2H4…. En effet, la fabrication d’éthylène, qui est un produit de base de l’industrie des polymères, nécessite l’emploi de hautes pressions et/ou de hautes température. Les procédés tels que la photocatalyse qui reposent sur l’utilisation de l’énergie lumineuse paraissent alors séduisants. Cela étant, leur efficacité est parfois faible et il peut être long d’identifier les meilleurs catalyseurs pour une réaction donnée.

Le service NIMBE (CEA/Saclay) est spécialiste de la synthèse de différents types de nanostructures pour répondre aux défis sociétaux des secteurs de l’énergie et de l’environnement, notamment. Dans le cadre de ses activités de recherche, il élabore des nanoparticules de TiO2 pures ou modifiées en surface par des métaux pour la photocatalyse. L’efficacité de ces nanoparticules a été testée en photocatalyse pour la production d’éthylène. Les résultats dépendent de la nature du métal employé, de sa dispersion, de la taille des nanoparticules… Dans le but de déterminer si la radiolyse, qui repose sur l’utilisation du rayonnement ionisant pour créer des espèces excitées, peut être une méthode efficace de criblage de catalyseurs, des premières expériences ont déjà été réalisées sur des couples réactifs/catalyseurs préalablement étudiés en photocatalyse. Les premiers résultats obtenus sont encourageants. Le but de ce stage consistera à approfondir ce travail en préparant des mélanges réactifs/catalyseurs en ampoules scellées puis à les irradier et à mesurer les gaz produits par micro-chromatographie en phase gazeuse, en se concentrant en particulier sur l’éthylène.

Ainsi, le stagiaire aura pour mission la mesure des différents gaz produits par irradiation des couples réactifs/catalyseurs et la comparaison avec les résultats obtenus en photocatalyse. Il pourra également être force de proposition pour étendre l’étude à d’autres catalyseurs ou réactifs, pour mesurer d’autres espèces d’intérêt et pour comprendre en détails les processus en jeu.

Le stage se déroulera au CEA-Saclay dans le service NIMBE (Nanosciences et Innovation, les Matériaux, la Biomédecine et l’Energie).

Profil : Master 1, Master 2 Matériaux, chimie physique
Rigueur, curiosité, goût pour l’expérimentation, sens critique.
Durée : 4-6 mois (à définir avec l’institut d’enseignement du stagiaire)
Début de stage souhaité : à partir de février 2024, à définir avec l’institut d’enseignement du stagiaire
Lieu : CEA Saclay, Saclay
Contacts : Nathalie Herlin-Boime : nathalie.herlin@cea.fr et Sophie Le Caër : sophie.le-caer@cea.fr