Post-doctorat: spectroscopies des rayons-X et infrarouge operando pour l'étude d'électrocatalyseurs d'oxydation de l'eau

SOLEIL est le centre français de rayonnement synchrotron, situé sur le plateau de Saclay près de Paris. Il s’agit d’un instrument pluridisciplinaire et d’un laboratoire de recherche, ayant pour mission de conduire des programmes de recherche en utilisant le rayonnement synchrotron, de développer une instrumentation de pointe sur les lignes de lumière et de mettre celles-ci à la disposition de la communauté scientifique. Le synchrotron SOLEIL, outil unique à la fois en matière de recherche académique et d’applications industrielles, a ouvert en 2008. Il est utilisé annuellement par plusieurs milliers de chercheurs français et étrangers, à travers un large éventail de disciplines telles que la physique, la biologie, la chimie, l’astrophysique, l’environnement, les sciences de la terre, etc. SOLEIL s’appuie sur une source de rayonnement remarquable à la fois en termes de brillance et de stabilité. Cette Très Grande Infrastructure de Recherche (TGIR), partenaire de l’Université Paris-Saclay, est constituée en société « civile » fondée conjointement par le CNRS et le CEA.

La réaction d'oxydation de l'eau (OER) est une réaction-clé pour la mise en œuvre des technologies de l'hydrogène propre dans un avenir proche. Elle souffre cependant d'une cinétique lente et nécessite donc l'utilisation de catalyseurs pour augmenter sa vitesse de réaction. Des métaux nobles tels que l'iridium ont généralement été utilisés à cette fin, mais leur prix élevé et leur rareté empêchent leur déploiement à grande échelle. Les oxydes de métaux de transition (TMO) sont des candidats possibles pour remplacer ces catalyseurs coûteux, en particulier à pH neutre. Récemment, des clusters nanométriques de TMO intégrés dans des films polymères organiques minces ont montré une activité catalytique très efficace pour l'OER.^1,2 Cependant, la structure de ces catalyseurs et le mécanisme par lequel ils fonctionnent sont encore inconnus, ce qui limite leur amélioration.

Le projet OERNanocat, coordonné par le Dr M.-N. Collomb à l'Université de Grenoble Alpes (UGA), a été financé en 2022 par l'Agence Nationale de la Recherche pour poursuivre le développement de ces catalyseurs et comprendre leur structure et leur fonctionnement.

I. Mission

Dans le cadre de ce projet, SOLEIL recrute un.e post-doctorant.e pour collecter des données d'absorption des rayons-X et Infrarouge sur les matériaux développés à l'UGA. Les expériences spectroscopiques seront réalisées dans des conditions de fonctionnement au seuil-K des métaux de transition pour le XAS (ligne de faisceau LUCIA) et dans l'IR moyen et lointain (ligne de faisceau AILES). Avec ces techniques, nous chercherons à déterminer la structure (phase, taille des particules, état d'oxydation) des nanoclusters, et le rôle de la matrice polymère (comme relais de protons, agent de transport de masse ou ligand).

II. Formations et Expérience

Nous recherchons un.e candidat.e très motivé.e, titulaire d'un doctorat en sciences expérimentales (physique, chimie, sciences des matériaux) et ayant un intérêt marqué pour l'électrocatalyse. Une expérience démontrée en absorption des rayons X ou en spectroscopie infrarouge est attendue. Une expérience dans le domaine de l'électrocatalyse et en particulier de l'OER serait très appréciée, tandis que des connaissances en chimie inorganique de base et en caractérisation des matériaux sont attendues. Une forte motivation pour le travail expérimental ainsi que d'excellentes compétences de communication (à la fois écrites et orales) en anglais sont nécessaires. La langue française n'est pas requise.

III. Conditions générales

Le/la post-doctorant.e sera embauché par SOLEIL, de courtes visites à Grenoble sont à prévoir.

IV. Références

(1)           Morales, D. V. et al. Nickel Oxide–Polypyrrole Nanocomposite Electrode Materials for Electrocatalytic Water Oxidation. Catal Sci Technol 2018, 8 (16), 4030–4043. https://doi.org/10.1039/C7CY01949A.

(2)           Morales, D. V. et al. A Cobalt Oxide–Polypyrrole Nanocomposite as an Efficient and Stable Electrode Material for Electrocatalytic Water Oxidation. Sustain. Energy Fuels 2021, 5 (18), 4710–4723. https://doi.org/10.1039/D1SE00363A.