Comprendre les relations structure-transport dans des catalyseurs hétérogènes par des techniques de résonance magnétique

Les catalyseurs hétérogènes sont utilisés dans de nombreux procédés en phase gazeuse, tels que la production de carburants et d’intermédiaires chimiques et la conversion de la biomasse. Ces catalyseurs ont des structures poreuses complexes, organisées sur des échelles allant du nanomètre au millimètre et présentant des hétérogénéités et anisotropies spatiales. En phase gazeuse, cette porosité et la distribution de la taille des pores a un impact sur la cinétique de transfert de matière au sein du catalyseur et donc sur la performance catalytique. La caractérisation des cinétiques de diffusion et la compréhension de l’influence de la topologie, la structure et la morphologie du réseau poreux dans les propriétés de transport est donc un enjeu important. Plusieurs techniques sont appliquées pour étudier la diffusion dans un catalyseur, telles que les méthodes d'imagerie (Tomographie aux rayons X, Imagerie par Résonance Magnétique - IRM) ainsi que des techniques spectroscopiques, comme la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) à gradient de champ pulsé. En général, les propriétés de transport sont corrélées avec des propriétés structurelles obtenues par sorption de gaz et porosimétrie au mercure. Cependant, l’influence des propriétés du réseau poreux sur les propriétés de transport en phase gazeuse reste encore très mal caractérisée. Cette thèse vise à développer une méthodologie de caractérisation basée sur la spectroscopie de RMN et plus particulièrement sur l'IRM afin de déduire directement une relation structure-transport. Cette méthodologie sera confrontée à une nouvelle méthode expérimentale dite « hybride » combinant la sorption de gaz et la porosimétrie au mercure pour sonder la distribution de la taille des pores, la porosité et l'interconnectivité du réseau poreux. 
Cette thèse, en collaboration avec l'Université de Nottingham, permettra au doctorant d'acquérir des compétences dans des techniques avancées de caractérisation des solides et de synthèse des matériaux. 

Mots clefs: Caractérisation, Catalyse hétérogène, Diffusion, IRM, Milieu poreux

• Directeur de thèse    Professor Sean RIGBY, University of Nottingham, UK
• Ecole doctorale    University of Nottingham, Faculty of Engineering, Chemical, Environmental and Biotech - The University of Nottingham
• Encadrant IFPEN    Dr Christophe VALLEE, Ingénieur de Recherche, Département de Caractérisation des Matériaux
• Localisation du doctorant    University of Nottingham, UK et IFP Energies nouvelles, Lyon, France 
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2021 
• Employeur    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
• Qualifications    Master en génie chimique, sciences des matériaux, sciences chimiques ou sciences physiques 
• Connaissances linguistique    Bonne maîtrise de l’anglais indispensable 
• Autres qualifications    Caractérisation des matériaux (poreux), méthodes analytiques