Microréacteurs inorganiques poreux pour la catalyse homogène biphasique : étude du transfert de matière pour la mise en œuvre en lit fluidisé

Les procédés catalytiques jouent un rôle clé dans de nombreuses industries et l'optimisation de ces systèmes reste un défi de taille. Combiner les performances exceptionnelles de la catalyse homogène avec la facilité de mise en œuvre de la catalyse hétérogène constitue un enjeu majeur. Les émulsions solide/liquide, dites de Pickering, permettent de préparer des milieux discontinus liquide/solide/liquide bien maîtrisés. Ces émulsions peuvent ensuite être converties en nano-capsules à géométrie contrôlée, de véritables nano-réacteurs capables d'immobiliser un catalyseur en leur cœur. La clé du succès de ces nano-réacteurs réside dans une bonne adéquation entre le milieu externe, l’enveloppe poreuse et leur cœur.
L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre et modéliser les phénomènes diffusifs des réactifs et des produits de la réaction vers et depuis le cœur de ces nano-capsules à cœur liquide ionique. Une meilleure compréhension de ces phénomènes permettra d’optimiser leur fonctionnement. À cette fin, une série de nano-capsules préparées à partir d’émulsions de Pickering sera caractérisée, notamment par des techniques de porosimétrie et de SAXS couplées à de l’analyse d’image, afin de modéliser leur microstructure. Puis, les équations de diffusion dans cette microstructure seront résolues via la méthode de Lattice-Boltzmann. Enfin, les performances de ces nano-réacteurs seront évaluées en catalyse sur un système réactionnel modèle à l’aide d’un modèle de réacteur liquide/solide/liquide faisant intervenir ces nano-capsules. Ce sujet de thèse offre une opportunité unique de travailler à la pointe de l’innovation dans un cadre interdisciplinaire combinant chimie, physique et ingénierie.

Mots clefs : émulsions de Pickering, nanomatériaux, catalyse, Lattice-Boltzmann

• Directeur de thèse    Dr Jan VERSTRAETE, IFPEN, ORCID : 0000-0003-4536-5639
• Ecole doctorale    ED488 SIS – Université de Lyon
• Encadrant IFPEN    Dr Kader LETTAT, Researcher ID : DCJ-4799-2022
• Localisation du doctorant    IFPEN, Lyon, France
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2025 (3 novembre)
• Employeur    IFP Energies nouvelles
• Qualifications    Ingénieur ou titulaire d’un master 2 dans le domaine du Génie Chimique
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)
• Autres qualifications    de solides connaissances en cinétique chimique et en modélisation de réacteurs, un fort attrait pour la modélisation et la connaissance de langages de programmation (C++, Python, Matlab), travail pluridisciplinaire

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