Doctorant (H/F) réduction du CO₂ par énergie solaire en composés chimiques C2 riches en énergie

Sujet de thèse :
Ce projet de doctorat porte sur la photoréduction du CO₂ en éthylène sous l'action de la lumière (solaire), à l'aide de catalyseurs à base de cuivre, dans le but à la fois de réduire les émissions de CO₂ et de produire des composés chimiques de grande valeur en utilisant exclusivement des photons solaires. Comme on le sait, la formation du C₂H₄ implique un transfert complexe de douze électrons et plusieurs étapes couplées à des protons, ce qui se traduit par une faible sélectivité et des réactions concurrentes. À ce jour, les matériaux à base de cuivre constituent des catalyseurs (électro- et thermo-) prometteurs pour la réduction du CO₂, mais les voies de réduction photocatalytique induites par la lumière solaire restent encore peu étudiées. Les catalyseurs à base de cuivre permettent à la fois l'activation du CO₂ et le couplage C–C, mais leur efficacité est limitée par l'instabilité des espèces actives Cu⁰/Cu⁺/Cu²⁺ sur le support photoactif, qui doit à la fois empêcher la désactivation et garantir une sélectivité élevée du produit.
Pour y parvenir, le projet explore des photocatalyseurs mésostructurés Cu/CeO₂-TiO₂, permettant l'adsorption/activation du CO₂, une meilleure dispersion et stabilisation des espèces actives de Cu, une séparation efficace des porteurs de charge et la capture de la lumière visible. Il contribuera au développement de systèmes photocatalytiques efficaces, stables et rentables pour la conversion du CO₂ en C₂H₄ par énergie solaire, en utilisant uniquement l'énergie solaire dans le cadre d'un processus à faibles émissions de carbone.


Contexte :
Ce projet interdisciplinaire s'articule autour de deux lots de travail (WP), mis en œuvre par les partenaires de l'Institut de Chimie et des Procédés pour l’Énergie, l’Environnement et la Santé (ICPEES - Strasbourg) et de l'Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M - Mulhouse), dont l'expertise et les compétences techniques sont hautement complémentaires, garantissant ainsi une approche cohérente et synergique.
Le WP1, qui porte sur l'élaboration, la caractérisation et l'optimisation de systèmes photocatalytiques Cu/CeO2-TiO2, sera principalement mené à l'IS2M (Mulhouse), tandis que le WP2, axé sur l'évaluation de la réduction photocatalytique du CO2 en phase gazeuse, sera réalisé à l'ICPEES (Strasbourg). Certaines tâches pourront être réalisées soit sur des périodes spécifiques de quelques mois dans chaque laboratoire, soit en alternance plus fréquente entre Mulhouse et Strasbourg. Les frais de déplacement entre les deux laboratoires seront pris en charge.

Contexte du projet:
Ce doctorat s’inscrira dans le cadre d’une collaboration entre l’IS2M et l’ICPEES, sous la cotutelle du Dr Bénédicte Lebeau (IS2M), experte en synthèse et mise en forme d’oxydes mésoporeux ordonnés, siliceux et non siliceux, pour des applications dans la décontamination d’effluents liquides ou gazeux, et du Dr Valérie Keller (IC
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