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Paris-Saclay
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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Exploration de la réactivité de catalyseurs à base de TiO2 par radiolyse

Spécialité : CHIMIE / Chimie des matériaux

Contact : HERLIN Nathalie,
e-Mail : nathalie.herlin@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 36 84
Laboratoire : NIMBE/LEDNA

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Non
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 25/05/2023

Résumé :
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.

Sujet détaillé :
Dans le contexte de la recherche de procédés moins polluants et plus économes en énergie que les procédés actuels, il est particulièrement intéressant de produire des molécules à fort enjeu telles que CH4, C2H4…. Ainsi, 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 mais leur efficacité est parfois faible et il peut être long d’identifier les meilleurs catalyseurs pour une réaction donnée.

Le laboratoire des Édifices Nanométriques du service NIMBE est spécialiste de la synthèse de différents types de nanostructures pour répondre aux défis sociétaux des secteurs de l’énergie, de l’environnement ou encore de la santé. Dans le cadre de ses activités de recherche, il élabore, pour la photocatalyse, des nanoparticules de TiO2 pures ou modifiées en surface par des métaux [1]. 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… Une méthode efficace de criblage des différents couples réactifs/catalyseurs serait donc particulièrement utile pour identifier les systèmes les plus performants. L’objectif du présent stage est d’utiliser la radiolyse, qui repose sur l’emploi de rayonnement ionisant pour créer des espèces excitées, pour déterminer si cette méthode peut être pertinente pour cribler efficacement des catalyseurs [2]. Pour cela, le stagiaire réalisera des tests sur des couples réactifs/catalyseurs déjà testés en photocatalyse. L’expérience consistera à préparer les mélanges réactifs/catalyseurs en ampoules scellées, à les irradier et à mesurer les gaz produits, en particulier H2 et C2H4.

Ainsi, le stagiaire aura pour mission de mesurer les différents gaz produits par irradiation de divers couples réactifs/catalyseurs et de comparer ces données à celles obtenues préalablement par photocatalyse. En fonction des résultats, il pourra également être force de proposition pour étendre l’étude à d’autres catalyseurs ou réactifs.
Le stage se déroulera au CEA-Saclay dans le service NIMBE (Nanosciences pour l’innovation, les Matériaux, la Biomédecine et l’Énergie).

Contacts : Sophie Le Caër (NIMBE/LIONS) ou Nathalie Herlin-Boime (NIMBE/LEDNA)
Techniques utilisées au cours du stage :
Radiolyse, chromatographie phase gaz

Mots clés : Chimie physique

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