Études spectroscopiques avancées d'oxydes simples et mixtes de manganèse pour une meilleure compréhension des mécanismes catalytiques dans l'oxydation totale de Composés Organiques Volatils // Advanced spectroscopic studies of single and mixed manganese o

Les Composés Organiques Volatils (COVs) présents dans l'air représentent un problème majeur de santé publique, responsables de nombreuses pathologies respiratoires. Cette thèse a pour objectif d'étudier les mécanismes de catalyse dans l'oxydation totale des COVs à l'aide d'oxydes de manganèse et de cuivre, dans le but de remplacer les catalyseurs à base de métaux nobles, ressources critiques, par des catalyseurs plus économiques et pérennes.
Cette thèse se divisera en trois axes principaux. Le premier portera sur la synthèse des matériaux catalytiques à base de manganèse et de cuivre, en explorant les conditions optimales pour obtenir les structures souhaitées. Le deuxième axe sera consacré à l'évaluation des performances des différents oxydes, en termes d'activité, de sélectivité et de durabilité, à travers des tests catalytiques. Cette étape permettra de sélectionner les matériaux les plus prometteurs, qui feront ensuite l'objet d'une caractérisation physico-chimique approfondie. Enfin le troisième volet se concentrera sur l'utilisation des techniques de caractérisations avancées telles que la spectroscopie d'absorption X operando en modulation de l'excitation, la spectroscopie de photoélectrons X en pression quasi-ambiante, et la spectroscopie XAS résolue en énergie par détection partielle de la fluorescence. L'objectif sera d'identifier les espèces actives présentes sur les catalyseurs et de mieux comprendre la synergie entre le cuivre et le manganèse.
L'ensemble de ce travail devrait permettre de développer à court et moyen terme des catalyseurs plus efficaces et durables pour la dépollution de l'air.
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Volatile Organic Compounds (VOCs) present in the air represent a major public health problem, responsible for numerous respiratory pathologies. The aim of this thesis is to study the catalysis mechanisms involved in the total oxidation of VOCs using manganese and copper oxides, with a view to replacing noble metal catalysts, which are critical resources, with more economical and sustainable catalysts.
This thesis will be divided into three main areas. The first will focus on the synthesis of manganese- and copper-based catalyst materials, exploring the optimum conditions for obtaining the desired structures. The second area will be devoted to evaluating the performance of the various oxides, in terms of activity, selectivity and durability, by means of catalytic tests. This stage will enable us to select the most promising materials, which will then undergo in-depth physico-chemical characterisation. Finally, the third stage will focus on the use of advanced characterisation techniques such as operando X-ray absorption spectroscopy with excitation modulation, X-ray photoelectron spectroscopy under near-ambient pressure, and energy-resolved XAS spectroscopy using partial fluorescence detection. The aim will be to identify the active species present on the catalysts and to gain a better understanding of the synergy between copper and manganese.
All of this work should make it possible to develop more effective and sustainable catalysts for air pollution control in the short and medium term.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://www.interreg-fwvl.eu/fr/projets/procedes-de-surveillance-et-depollution-de-l-air-pour-des-batiments-plus-sains

Financement d'établissement de l'Union Européenne

Université de Lille

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

Compétences attendues en catalyse hétérogène et/ou en spectroscopie Compétences humaines : Curiosité, rigueur et ouverture d'esprit Autres : Respect des règles de sécurité
Expected skills in heterogeneous catalysis and/or spectroscopy People skills: Curiosity, thoroughness and open-mindedness Other: Respect for safety rules