H/F CDD Doctorant: Développement de matériaux catalytiques pour l'électro-conversion du CO2 en produits

Sujet de thèse :
La conversion électrochimique du CO₂ est une technologie prometteuse pour répondre aux défis majeurs liés à la transition énergétique et à la neutralité carbone. En transformant le CO₂, molécule stable et abondante, en produits chimiques à haute valeur ajoutée, cette approche permet de stocker l’énergie renouvelable sous une forme dense et exploitable. Cependant, les barrières thermodynamiques et cinétiques associées à la réduction du CO₂ nécessitent le développement de catalyseurs performants et sélectifs.
Dans ce cadre, le projet collaboratif SUN2CN (EIC-Pathfinder) vise à concevoir des matériaux catalytiques innovants pour l’électro-conversion du CO₂ en molécules multicarbonés oxygénées, des molécules clés pour l’industrie chimique. Ces composés, plus complexes que les produits C1 ou C2 classiques (comme l’éthylène ou le CO), représentent un défi scientifique majeur en raison de leur mécanisme de formation.
Le (la) candidat(e) sélectionné(e) mènera les taches suivantes:
- Synthèse et caractérisation de catalyseurs : Développer des matériaux hybrides (métaux, oxydes, ou composites) optimisés pour la formation sélective d’aldéhydes, en combinant des approches théoriques (modélisation DFT) et expérimentales.
- Étude des mécanismes réactionnels : Identifier les intermédiaires clés et les chemins réactionnels favorisant la formation de liaisons C–C, via des techniques in situ (spectroscopie, électrochimie).
- Optimisation des cellules d’électrolyse : Concevoir des électrolyseurs intégrant les catalyseurs développés, couplés à des sources d’énergie renouvelable (ex. photovoltaïque), pour une conversion efficace et durable du CO₂.
- Évaluation de la durabilité : Analyser la stabilité des catalyseurs et leur sélectivité à long terme, en conditions réelles d’opération.
- Valorisation des résultats sous forme d'articles, de brevets et de communications.
Contexte :
Les recherches seront menées à l'Institut Européen des Membranes (Institut Européen des Membranes, IEM, CNRS UMR5635, UM, ENSCM) de l'Université de Montpellier dans le cadre d'un projet internationale EIC Pathfinder. L'IEM est un institut de premier plan dans le domaine de la science des membranes avec un excellent support technique et des installations internes pour la fabrication et la caractérisation des membranes. L'institut est affilié à l'Université de Montpellier, et membre du Pôle Chimie Balard, de l'institut Carnot Chimie Balard et du Labex CheMiSyst. Notre groupe possède des installations de pointe dédiées pour mener à bien le projet.