Domaine, spécialité : CHIMIE
Unité d’accueil : NIMBE/LICSEN et LCMCE
Résumé
Le transfert d’hydrure (H–) est une étape essentielle à de nombreuses transformations chimiques telles que les hydrogénations ou la réduction du CO2 vers l’acide formique et le méthanol. L’hydricité (ΔGH–) des intermédiaires réactifs, c’est-à-dire leur capacité à transférer leurs hydrures aux substrats, est un paramètre clé lors de ces réactions et souvent intrinsèque au système étudié. Différentes approches sont utilisées en catalyse pour générer les intermédiaires hydriques. Les méthodes thermocatalytiques privilégient l’utilisation de dihydrogène gazeux, tandis que les voies électrocatalytiques s’appuient sur la réduction de protons.
Au LCMCE, les deux approches ont permis la formation d’hydrides inorganiques (liaisons Si–H et B–H)1,2, mais au prix d’additifs stœchiométriques (bases fortes) qui pénalisent la sélectivité et l’économie d’atomes. Le stage vise à explorer l’électroréduction catalytique du dihydrogène (HRR) afin d’accéder aux intermédiaires hydriques nécessaires à la conversion des chlorosilanes en hydrosilanes en s’affranchissant des bases fortes. Le stage s’appuiera sur l’expertise du LICSEN dans la conception d’électrodes3, et plus particulièrement à diffusion de gaz (GDE) pour développer des matériaux catalytiques pour la réaction de HRR. Le platine en tant que matériau de référence et des catalyseurs sans métaux nobles seront explorés pour la synthèse électrocatalytique d’hydrosilanes.
Au cours de son stage, l’étudiant développera ses compétences en synthèse et caractérisation de matériaux et en électrochimie pour des applications catalytiques aux interfaces matériaux/moléculaires.
Sujet détaillé
Objectifs :
- Valider le concept sur une GDE de référence Pt/PTFE : mise au point d’une cathode GDE et établissement des conditions électrochimiques pour HRR (voltampérométrie et spectroscopie d’impédance).
- Explorer des catalyseurs sans métaux nobles (M-N-C ; M = Ni, Fe, Cu, Co) : synthèse, caractérisation et optimisation microstructurale et des propriétés physico-chimiques pour favoriser l’hydricité.
- Établir la corrélation potentiel-hydricité via des accepteurs de référence, par exemple BEt3/HBEt3- (ΔGH– = ~ 26 kcal/mol), et identifier les électrodes avec les meilleures capacités de transfert d’hydrure.
- Utiliser les électrodes issues de l’étape 3 pour la conversion du chlorotriméthylsilane (TMSCl) en triméthylsilane (TMSH) en conditions électrocatalytiques sans additifs.
Profil recherché : Étudiant en master 2 ou équivalent (ingénieur) dans les domaines de la chimie des matériaux . Des connaissances en électrochimie seraient appréciées.
Laboratoire d’accueil : CEA Paris-Saclay, laboratoires LCMCE et LICSEN, 91191 Gif-Sur-Yvette.
Le LCMCE et le LICSEN sont deux laboratoires du NIMBE, unité mixte de recherche CEA/CNRS. Le LCMCE est spécialisé dans la conversion des molécules oxygénées et la synthèse d’hydrures renouvelables. Le LICSEN propose une expertise sur la chimie de fonctionnalisation de surfaces et de nanomatériaux pour notamment des applications dans le domaine de l’énergie.
Encadrement : Mélanie François (LICSEN) ; Alexis Mifleur (LCMCE)
Candidature : Envoyer CV + lettre de motivation à et
Références :
- ACS Catal. 2021, 11 (17), 10855–10861.
- Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63 (50), e202411468.
- ChemElectroChem 2023, 10, (14), e202300205.
Lieu du stage
CEA Saclay, (91) Essonne, France
Conditions de stage
- Durée du stage : 6 mois
- Niveau d’étude requis : Bac+5
- Formation : Ingénieur/Master
- Poursuite possible en thèse : Oui
- Date limite de candidature : 14 novembre 2025
Compétences requises
Langue : Anglais
Liens utiles
- Page WEB du laboratoire : NIMBE/LICSEN
- Page WEB du responsable de stage : Mélanie François et Alexis Mifleur.
Responsables du stage
Mélanie François
Tél. : 01 69 08 90 83
Email :
Alexis Mifleur
Tél. : 01 69 08 57 43
Email :