Ce doctorat s'inscrit dans le cadre du projet ANR APERO (Advanced catalysts Properties Enhancement and Reaction condition Optimizations for cellulose valorization). L'objectif principal de ce projet est l'oxydation de la cellulose pour produire de l'acide celluronique à l'aide d'une catalyse hétérogène. Les produits formés pourraient trouver des applications dans les détergents ou les emballages pour les industries alimentaires ou sanitaires, par exemple.
Deux défis principaux devront être relevés : i) augmenter la réactivité de la cellulose par un prétraitement approprié, ii) oxyder sélectivement le carbone C6 de chaque unité glucose de la cellulose. Deux doctorats se dérouleront au cours de ce projet.
Ce doctorat se concentrera principalement sur la première partie du projet et consistera à élaborer une bibliothèque de catalyseurs hétérogènes, qui seront testés dans l'oxydation d'oligosaccharides (DP inférieur à 5) comme réaction modèle, afin de déterminer les meilleures formulations de catalyseurs, ainsi que les conditions de réaction optimales, qui seront ensuite testées avec de la cellulose (2e doctorat). Ce doctorat sera partagé entre l'ICGM à Montpellier (synthèse des catalyseurs) et l'UCCS à Lille (oxydation des oligosaccharides).
Objectif. L'objectif sera de synthétiser une bibliothèque de catalyseurs résistants à l'eau, composée de nanoparticules métalliques supportées sur des supports inorganiques, dans le but de remplacer ou de réduire les métaux nobles souvent utilisés pour ce type de réaction. Les catalyseurs seront synthétisés par des voies innovantes utilisant des polysaccharides marins, déjà développés par l'ICGM. La présence de TEMPO (2,2,6,6-tétraméthylpipéridine-1-oxyle), un radical nitroxyle stable utilisé pour augmenter la sélectivité de la réaction d'oxydation, sera également évaluée. Les catalyseurs (avec et sans TEMPO) seront ensuite testés dans l'oxydation d'oligosaccharides (DP inférieur à 5, par exemple la cellobiose). Cette étude permettra de choisir les meilleures formulations de catalyseurs et les meilleures conditions de réaction afin d'étendre ces résultats à l'oxydation de la cellulose. Les tests catalytiques seront réalisés à l'aide de la plateforme REALCAT à Lille.
Le doctorant sera chargé de :
- La synthèse et la caractérisation (XRD, physisorption, TPD, TEM, RMN à l'état solide, EPR, etc.) des catalyseurs
- L'encapsulation/greffage de TEMPO sur les catalyseurs et la caractérisation des systèmes catalytiques
- Le suivi des réactions catalytiques menées en autoclaves à l'aide de GC/MS et/ou sur la plateforme REALCAT
- Le traitement des données, le travail bibliographique, les rapports et la présentation des résultats lors des réunions d'équipe
Contexte de travail
Les travaux seront menés à l'ICGM à Montpellier (1 an et demi) et à l'UCCS à Lille (1 an et demi). Le doctorat sera supervisé par le Dr Nathalie Tanchoux (ICGM, Montpellier) et le Prof. Mickaël Capron (UCCS, Lille).
Laboratoires d'accueil:
- Institut Charles Gerhardt de Montpellier (ICGM) – Montpellier (France)
Département Matériaux Poreux et Hybrides (MPH-D3)
- Unité de Catalyse et Chimie du Solide – Lille (France)
Equipe CATSUSCHEM
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