Thèse Synthèse de Catalyseurs Bimétalliques à Base de Dérivés d'Heptazine pour la Production d'Hydrogène Vert H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Bretagne Occidentale École doctorale : École doctorale Science de la Matière, des Molécules et Matériaux Laboratoire de recherche : Chimie, électrochimie moléculaire et chimie analytique Direction de la thèse : Lucile CHATELAIN ORCID 0000-0003-4275-6087 Date limite de candidature : 2026-10-05T00:00:00 Les sources et l'exploitation d'énergie verte restent un défi majeur pour notre société. Dans ce contexte, l'utilisation de la molécule d'hydrogène H2 comme vecteur énergétique pourrait constituer une solution clé à ce problème. Cependant, les systèmes catalytiques capables d'activer ou de produire de l'H2 de manière réversible sont rares. De plus, ils reposent souvent sur des métaux nobles, qui sont coûteux et qui présentent une disponibilité limitée. En revanche, les enzymes naturelles à base de fer, appelées hydrogénases, catalysent efficacement cette réaction. Inspirés par la nature, des systèmes bimétalliques de métaux abondants 3d sont développés dans ce but, et des ligands non-innocents ont été utilisés pour agir comme réservoir d'électrons pour la conversion H+/H2. Dans la quête de nouveaux ligands non-innocents, les dérivés d'heptazine (briques élémentaires des nitrures de carbone graphitique) possèdent de nombreux avantages. Ils sont capables (i) de stocker des charges dans leur système conjugué à des potentiels adaptés à l'HER, (ii) de stabiliser les bas degrés d'oxydation des métaux et (iii) d'être versatiles en fonctionnalisant sélectivement les trois positions substituables pour ajuster les propriétés électroniques du catalyseur. Cependant, les dérivés heptazine n'ont jamais été coordinés à des composés bimétalliques, du fait de leur synthèse difficile à maîtriser. Le projet de recherche propose d'utiliser des ligands à base d'heptazine, synthétisés par le laboratoire collaborateur CAMPE (CEA de Grenoble), pour les coordiner à des complexes de type [FeMS2] (M : Mn, Fe, Co, Ni) afin d'étudier leur réactivité pour activer H2 et leur propriété électrocatalytique pour la production d'H2. Cette thèse comportera une partie importante sur la complexation mono- puis bimétallique avec des métaux de la première ligne et leur caractérisation physico-chimique. La thèse se déroulera au sein du laboratoire CEMCA à Brest. Elle se fera en étroite collaboration avec les équipes CAMPE (Grenoble), DCM (Grenoble) et BtBs (Milan), impliquées dans le projet, qui réaliseront respectivement la synthèse de ligands heptazine, l'étude des propriétés électrocatalytiques et la rationalisation par étude DFT des systèmes synthétisés. Des missions chez nos collaborateurs pourront être organisées pour partager les résultats et se former/découvrir leur spécialisation.