Thèse Préparation et Étude de Matériaux de Type Hydroxyde Double Lamellaire Hdl pour la Photo-Électro-Catalyse et la Purification de l'Eau H/F - Université de Toulouse

Établissement : Université de Toulouse
École doctorale : SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse
Laboratoire de recherche : CIRIMAT - Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux
Direction de la thèse : Christophe TENAILLEAU ORCID 0000000159359745
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-31T23:59:59

L'assainissement de l'eau est l'un des enjeux majeurs de notre société, notamment dans
les zones rurales des pays en voie de développement. La photo-dégradation chimique de
composés polluants permet la purification de notre ressource vitale. Des composés simples tels
que TiO2, ZnO ou BiVO4 ont prouvé leur capacité de transformation chimique, mais l'absorption
de l'énergie solaire est souvent limitée à la gamme des UV, rendant leur efficacité modérée, et
ceux-là sont moins réactifs vis-à-vis de certains polluants compte-tenu de leurs
(micro)structures et propriétés physico-chimiques.
Des composés tels que le talc ou la talcite hydratée, issus de ressources naturelles
abondantes, sont intéressants dans cet objectif de conversion photo-chimique éco-durable. Les
matériaux de type Hydroxyde Double Lamellaire (HDL), à structure lamellaire, proposent une
large variété de compositions chimiques et ont une grande surface spécifique qui leur confère
une accessibilité étendue aux gaz volatils et molécules chimiques problématiques pour notre
Environnement. Ils sont toutefois peu conducteurs de charges, qui permettent la réactivité
chimique, et leur absorbance du spectre solaire doit être élargi dans le but d'un rendement de
conversion accru. Dans ce contexte, la préparation de nano- ou micro-particules de composés de
type HDL à partir d'éléments métalliques courants (FeAl, CuAl, MgFe etc...) ionisés avec des
tailles et morphologies contrôlées, de micro-structures aérées (à laide du freeze-casting, par
exemple) permettant d'augmenter la surface active du matériau, et une conductivité améliorée
sont des objectifs majeurs en vue d'étendre leur utilisation. Des structures hybrides, à base de
HDL et de composés semi-conducteurs absorbants de lumière, constituent aussi une solution
innovante et prometteuse. En outre, la photo-décomposition de l'eau par des matériaux
abondants et durables pour la production d'Hydrogène (sous forme H2) est l'un des enjeux
majeurs pour le développement des technologies qui utilisent ce vecteur énergétique afin de
produire de l'électricité, au travers de piles à combustible utilisées dans des systèmes
stationnaires de notre quotidien ou dans nos moyens de transports (voitures, bus, camions,
trains et avions zéro-émission de demain).
Cette thèse débutera au 1er octobre 2026 et se positionnera dans le domaine de la recherche et
de l'ingénierie des matériaux pour la Conversion et le stockage de l'Energie. Après la synthèse de
poudres, par chimie douce essentiellement, les matériaux seront mis en forme (architectures
microstructurales orientées, films minces sur électrode transparente, pastilles...). Les relations
structures/propriétés physico-chimiques seront étudiées par DRX, MEB, MET, spectroscopies,
mesures électrochimiques... afin d'extraire les plus prometteuses d'entre elles. Leurs
performances photo-(électro-)catalytiques pour la transformation de COVs, la purification de
l'eau et/ou la décomposition de l'eau en vue de produire du dihydrogène seront testées. La thèse
sera réalisée au CIRIMAT, sur le site de l'Université de Toulouse et du campus Paul Sabatier,
dans un environnement scientifique de grande qualité. Cette thèse sera positionnée dans un
contexte énergétique régional très important, notamment en lien avec le Technocampus
Hydrogène Occitanie, et des perspectives nationale et internationale de plus grande ampleur.

Cette thèse se positionnera dans le domaine de la recherche et de l'ingénierie des matériaux pour la Conversion et le stockage de l'Energie.
L'assainissement de l'eau est l'un des enjeux majeurs de notre société, notamment dans
les zones rurales des pays en voie de développement. La photo-dégradation chimique de
composés polluants permet la purification de notre ressource vitale. Des composés simples tels
que TiO2, ZnO ou BiVO4 ont prouvé leur capacité de transformation chimique, mais l'absorption
de l'énergie solaire est souvent limitée à la gamme des UV, rendant leur efficacité modérée, et
ceux-là sont moins réactifs vis-à-vis de certains polluants compte-tenu de leurs
(micro)structures et propriétés physico-chimiques.

Assainissement de l'eau et photo-décomposition de l'eau pour la production de H2Des composés tels que le talc ou la talcite hydratée, issus de ressources naturelles
abondantes, sont intéressants dans cet objectif de conversion photo-chimique éco-durable. Les
matériaux de type Hydroxyde Double Lamellaire (HDL), à structure lamellaire, proposent une
large variété de compositions chimiques et ont une grande surface spécifique qui leur confère
une accessibilité étendue aux gaz volatils et molécules chimiques problématiques pour notre
Environnement. Ils sont toutefois peu conducteurs de charges, qui permettent la réactivité
chimique, et leur absorbance du spectre solaire doit être élargi dans le but d'un rendement de
conversion accru. Dans ce contexte, la préparation de nano- ou micro-particules de composés de
type HDL à partir d'éléments métalliques courants (FeAl, CuAl, MgFe etc...) ionisés avec des
tailles et morphologies contrôlées, de micro-structures aérées (à laide du freeze-casting, par
exemple) permettant d'augmenter la surface active du matériau, et une conductivité améliorée
sont des objectifs majeurs en vue d'étendre leur utilisation. Des structures hybrides, à base de
HDL et de composés semi-conducteurs absorbants de lumière, constituent aussi une solution
innovante et prometteuse.

Master ou Ingénieur spécialisé en Science des Matériaux ou Chimie. Une expérience en photo-catalyse et/ou électrochimie serait appréciée.