Ce projet serait sous la direction de : M. Alexander SACHSE et Mme Isabelle BATONNEAU-GENER
Unité de recherche : IC2MP – Equipe SAMCAT
Ecole doctorale : Rosalind Franklin – énergie, environnement, bio santé
Intitulé du sujet :
Synthèse de matériaux carbonés avancés par templating zéolithique
Synthesis of Advanced Carbon Materials through Zeolite Templating
Mots clés : Zéolithes, carbones poreux (ZTC), catalyse, mécanismes de formation, caractérisation avancée
Début de thèse : à partir du 01/10/2026
Résumé :
L’Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers (IC2MP) propose un projet de thèse ambitieux sur les Zéolite-Templated Carbons (ZTC), une classe de matériaux carbonés aux propriétés uniques :
• Surface spécifique exceptionnelle (jusqu’à 3000 m²/g).
• Conductivité électrique élevée, comparable à des structures de type graphène 3D.
• Porosité hiérarchisée (micro- et mésopores), idéale pour des applications en stockage/transformation d’énergie et séparation de gaz.
Ces matériaux se forment par templating sacrificiel : un précurseur carboné diffuse et réagit dans la porosité d’une zéolithe, catalysé par ses sites acides. Après dissolution de la zéolithe, un squelette carboné nanostructuré (ZTC) est obtenu.
The Institute of Chemistry of Materials and Environments of Poitiers (IC2MP) is offering an ambitious PhD project focused on Zeolite-Templated Carbons (ZTC), a class of carbon materials with unique properties :
• Exceptionally high specific surface area (up to 3000 m²/g).
• High electrical conductivity, comparable to 3D graphene-like structures.
• Hierarchical porosity (micro- and mesopores), ideal for applications in energy storage/conversion and gas separation.
These materials are synthesized via a sacrificial templating method: a carbon precursor diffuses and reacts within the zeolite’s porosity, catalyzed by its acidic sites. After dissolving the zeolite, a nanostructured carbon skeleton (ZTC) is obtained.
Contexte et problématique :
Cette thèse vise à élucider les mécanismes de formation du carbone en fonction du précurseur, en combinant des méthodes in situ et ex situ. Différentes sources de carbone seront étudiées pour comprendre leur impact sur la structure et les propriétés physico-chimiques des ZTC.
This PhD aims to elucidate carbon formation mechanisms depending on the precursor, using in situ and ex situ methods. Various carbon sources will be studied to understand their impact on the structure and physicochemical properties of ZTCs.
Description du sujet :
1. Étudier les mécanismes de formation du carbone en fonction de la nature du précurseur.
2. Corréler la structure du précurseur aux propriétés physico-chimiques des ZTC (porosité, conductivité, stabilité).
3. Évaluer les performances d’adsorption et de séparation de gaz (mélanges CO₂/H₂ et CO₂/CH₄), en conditions réelles (haute pression).
1. Investigate carbon formation mechanisms based on the nature of the precursor
2. Correlate precursor structure with the physicochemical properties of ZTCs (porosity, conductivity, stability)
3. Evaluate gas adsorption and separation performance (for CO₂/H₂ and CO₂/CH₄ mixtures) under real conditions (high pressure)
Méthodologie et mise en œuvre :
• Synthèse des ZTC : Optimisation des paramètres (température, temps, atmosphère).
• Caractérisation avancée :
o Structurale : XRD, microscopie électronique (MEB, MET), spectroscopie Raman/IR.
o Texturale : Physisorption de gaz (N₂, Ar, CO₂, H₂), ATG.
o Compositionnelle : GC/MS, analyse élémentaire.
• Tests d’adsorption : Isothermes à haute pression, sélectivité CO₂/H₂ et CO₂/CH₄.
• ZTC Synthesis: Optimization of parameters (temperature, time, atmosphere).
• Advanced Characterization:
o Structural: XRD, electron microscopy (SEM, TEM), Raman/IR spectroscopy.
o Textural: Gas physisorption (N₂, Ar, CO₂, H₂), TGA.
o Compositional: GC/MS, elemental analysis.
• Adsorption Tests: High-pressure isotherms, selectivity for CO₂/H₂ and CO₂/CH₄
Profil recherché :
• Diplôme : Master en chimie des matériaux ou catalyse hétérogène.
• Compétences techniques :
o Expérience en caractérisation de matériaux poreux (physisorption, DRX, microscopie, spectroscopie).
o Connaissances en catalyse ou adsorption de gaz appréciées.
• Langues : Anglais courant (écrit/oral).
• Qualités personnelles : Autonomie, esprit d’initiative, capacité à travailler en équipe pluridisciplinaire.
Candidature
Les candidats sont invités à envoyer :
• Un CV détaillé (avec expériences en caractérisation de matériaux).
• Une lettre de motivation expliquant leur intérêt pour le projet.
• Lettres de recommandation (2 maximum).
• Relevés de notes (Master 1 et 2).
• Degree: Master’s in Materials Chemistry or Heterogeneous Catalysis
• Technical Skills:
o Experience in characterization of porous materials (physisorption, XRD, microscopy, spectroscopy)
o Knowledge of catalysis or gas adsorption is a plus
• Language: Fluent English (written and spoken)
• Personal Qualities: Autonomy, initiative, ability to work in a multidisciplinary team
Application
Applicants should submit:
• A detailed CV (highlighting experience in materials characterization)
• A motivation letter explaining their interest in the project
• Recommendation letters (maximum 2)
• Academic transcripts (Master’s degrees)
Contact pour plus d’informations et pour candidater jusqu’au 15/05/26 :
Alexander SACHSE : alexander.sachse@univ-poitiers.fr