Conception et étude mécanistique de catalyseurs intermétalliques à haute entropie // Design and Mechanistic Study of High-Entropy Intermetallic Catalysts

Ce projet de thèse repose sur une collaboration entre le groupe du Pr. Furukawa (Université d'Osaka), pionnier en catalyse et intermétalliques à haute entropie (HEIs), et l'équipe MODSPEC du UCCS/Université de Lille (Dr H. Tissot) dans le cadre du programme des chaires WILL.

L'objectif est d'explorer les HEIs comme catalyseurs pour des réactions chimiques durables, notamment la déshydrogénation oxydative du propane avec CO₂ comme oxydant. Les HEIs, alliant plusieurs métaux dans une structure ordonnée, offrent une meilleure stabilité et efficacité catalytique que les alliages désordonnés (HEAs). Il s'agit de concevoir des catalyseurs HEI performants et de comprendre leur stabilité et réactivité.

Des techniques avancées seront utilisées : XPS, NAP-XPS, IR, XRD, TEM. Un accent particulier sera mis sur le NAP-XPS pour étudier la composition dynamique des surfaces en conditions réactionnelles. L'équipement de l'Institut Chevreul (UCCS) permettra d'identifier les sites actifs, suivre les intermédiaires réactionnels et élucider les mécanismes catalytiques en temps réel.

Ce travail contribuera à optimiser la conception des HEIs pour la conversion du CO₂ et la production de propylène tout en minimisant la désactivation des catalyseurs.

Objectifs et résultats attendus:
- Développer des catalyseurs HEI performants pour la déshydrogénation oxydative du propane avec CO₂.
- Étudier la stabilité des phases et la réactivité des surfaces.
- Identifier les sites actifs et intermédiaires réactionnels grâce aux techniques operando, notamment le NAP-XPS au UCCS.
- Optimiser la conception des catalyseurs pour améliorer la production et limiter la désactivation.
Le doctorant acquerra une expertise en synthèse de catalyseurs, caractérisation avancée et spectroscopie operando et passera jusqu'à un an à l'Université d'Osaka dans le cadre du programme WILL.
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This PhD project is a collaboration between Prof. Furukawa's group (Osaka University), a pioneer in catalysis and high-entropy intermetallics (HEIs), and the MODSPEC team at UCCS/University of Lille (Dr. H. Tissot) within the WILL Chairs program.

The goal is to explore HEIs as catalysts for sustainable reactions, particularly propane oxidative dehydrogenation using CO₂. HEIs combine multiple metals in an ordered structure, offering better stability and catalytic efficiency than disordered high-entropy alloys (HEAs). The aim is to design efficient HEI catalysts and understand their stability and reactivity.

Advanced techniques will be used: XPS, NAP-XPS, IR, XRD, TEM. Special focus will be on NAP-XPS to analyze dynamic surface composition under reaction conditions. The setup at Institut Chevreul (UCCS) will enable active site identification, reaction intermediate monitoring, and real-time catalytic mechanism elucidation.

This research will optimize HEI catalysts for CO₂ conversion and propylene production while minimizing deactivation.

Objectives & Expected Outcomes
- Develop efficient HEI catalysts for propane oxidative dehydrogenation with CO₂.
- Investigate phase stability and surface reactivity.
- Identify active sites and intermediates via operando techniques, focusing on NAP-XPS at UCCS.
- Optimize catalyst design to enhance production and reduce deactivation.
The PhD candidate will gain expertise in catalyst synthesis, advanced surface characterization, and operando spectroscopy and will spend up to one year at Osaka University as part of the WILL-Chair program.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Financement d'un établissement public Français

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Nous recherchons un(e) candidat(e) très motivé(e) ayant : • Un Master (ou équivalent) en chimie, science des matériaux ou un domaine connexe. • Des connaissances en catalyse, science des surfaces ou techniques de spectroscopie. • De solides compétences analytiques et la capacité à travailler dans un environnement interdisciplinaire. • La volonté d'effectuer des séjours de recherche à Lille et à Osaka.
We are looking for a highly motivated candidate with: • A Master's degree (or equivalent) in chemistry, materials science, or a related field. • Background in catalysis, surface science, or spectroscopy techniques. • Strong analytical skills and ability to work in an interdisciplinary environment. • Willingness to conduct research stays in Lille and Osaka.