Elucidation du rôle du phosphore sur l’acidité de zéolithes et sur leurs performances catalytiques en déshydratation de l’éthanol

Le développement de procédés de production de produits chimiques et de carburants à partir de biomasse ou de déchets plastiques est en plein essor. L’utilisation d’éthanol ex biomasse comme molécule plateforme pour la chimie de demain via l’éthylène est une des voies qui permet de produire du carburant d’aviation durable. Le procédé de déshydratation de l’éthanol nécessite des catalyseurs ayant une bonne résistance hydrothermale et stabilité au cokage. Les zéolithes de type structural MFI steamées, dopées au phosphore répondent à ces critères. Le rôle du phosphore est cependant mal compris, ainsi que l’évolution des espèces phosphorées pendant la déshydratation. Contrôler la proportion de chaque espèce, leur localisation, leur stabilité est essentiel pour produire des catalyseurs sélectifs et stables dans le temps. L’objectif de la thèse est ainsi de comprendre le rôle du phosphore pour améliorer les performances des catalyseurs. Le projet consistera à synthétiser une série de ZSM-5 dopées au phosphore, de les caractériser par différentes techniques (FT-IR, Operando-IR, 31P, 27Al, 1H NMR, adsorption N2...) et d’évaluer leurs performances catalytiques sur un outil d’expérimentation haut débit (EHD). Des corrélations seront recherchées entre les différentes propriétés pour identifier les espèces clés permettant d’obtenir une activité, sélectivité et stabilité élevées. Des calculs DFT (théorie de la fonctionnelle de la densité) seront aussi réalisés et viseront à prédire les interactions entre le phosphore et les sites acides de la zéolithe. D’autres types d’aluminosilicates seront traités au phosphore, la même méthodologie leur sera appliquée et leurs performances seront comparées à des SAPO (silicoaluminophosphates) commerciaux. Enfin, des études mécanistiques seront menées sur l’outil EHD pour déterminer le rôle des espèces à base de phosphore sur les performances des catalyseurs.

Mots clefs: Éthanol, zéolithes, déshydratation, bioéthylène, mécanisme réactionnel, DFT

• Directrice de thèse    Dr Céline CHIZALLET, IFPEN, https://orcid.org/0000-0001-5140-8397 
• Ecole doctorale    ED 206 Chimie, procédés environnement, ENS Lyon
• Encadrant IFPEN    Dr Sylvie MAURY, Ingénieure de recherches, Département CATMAB, https://orcid.org/0000-0002-7742-8385
• Localisation du doctorant    IFPEN, Solaize (69), proche Lyon, France
• Durée et date de début    3 ans, 1ère semaine de novembre 2025
• Employeur    IFPEN, Solaize (69), France
• Financement    IFPEN
• Qualifications    Master II et/ou d’un diplôme d’ingénieur en lien avec les domaines suivants : Sciences Chimiques, Génie des Matériaux ou Génie chimique
• Connaissances linguistiques    Bonne maîtrise du français ou de l’anglais indispensable, Anglais niveau B2 (CECR)    
• Autres qualifications    Connaissances informatiques (excel, word, PowerPoint a minima), capacités rédactionnelles seraient appréciées

Pour postuler, merci d’envoyer votre lettre de motivation et votre CV à l’encadrant IFPEN indiqué ci-dessous.