Déshydrogénations Photoactivées Utilisant Des Catalyseurs Nanocomposites Plasmoniques

**Déshydrogénations photoactivées utilisant des catalyseurs nanocomposites plasmoniques // Photoactivated dehydrogenations using plasmonic metal nanocomposite catalysts**:

- Réf **ABG-127557**
**ADUM-60138**
- Sujet de Thèse
- 13/12/2024
- Université de Toulouse
- Lieu de travail- Toulouse Cedex 9 - France
- Intitulé du sujet- Déshydrogénations photoactivées utilisant des catalyseurs nanocomposites plasmoniques // Photoactivated dehydrogenations using plasmonic metal nanocomposite catalysts
- Champs scientifiques- Chimie
- Mots clés- nanoparticules plasmoniques, métaux de transition 3d, supports semi-conducteurs, réactions de déshydrogénation, processus photochimiques, études mécanistiques
plasmonic nanoparticles, 3d transition metals, semiconductor supports, dehydrogenation reactions, photo-chemical processes, mechanistic studies

**Description du sujet**:
Bien que la déshydrogénation photocatalytique des alcools ait été réalisée avec des nanoparticules (NP) de Pt, Au ou Ag sur TiO2, l'utilisation de NP zérovalentes de métaux de transition 3d est presque inexplorée. Ainsi, des matériaux composites combinant des sites de photo-activation et des sites catalytiquement actifs seront étudiés. En particulier, la synthèse de NPs plasmoniques originales de Cu et Co immobilisées sur différents semi-conducteurs, métalliques et non métalliques, sera développée. La compréhension des mécanismes de déshydrogénation photocatalysée sera cruciale pour la conception de systèmes catalytiques avec une activité et une sélectivité améliorées. En conséquence, des techniques operando (React-IR, UV-Vis, techniques avancées de rayons X) seront utilisées pour déterminer les profils de réaction cinétiques et élucider les interactions entre les NPs métalliques et le support.

In the current societal context facing high energy prices and resource shortages together with high pollution, catalysis using sunlight as energy source is a promising way to develop innovative sustainable processes for industrial implementations as proven by different approaches described in the literature. This thesis project focuses on visible-light mediated dehydrogenation processes under oxidant-free conditions, from low to high challenging substrates (alcohols - amines - alkanes), to provide both feedstock (carbonyl derivatives, imines, nitriles, alkenes) and molecular hydrogen, a carbon-neutral fuel. Also, This thesis project foresees to couple the dehydrogenation of alcohols to the decarbonylation of aldehydes as a tandem process, with the aim of obtaining alkanes, including long carbon chain hydrocarbons.
Although photocatalytic dehydrogenation of alcohols has been achieved with nanoparticles (NPs) of Pt, Au or Ag on TiO2, the employment of zero-valent NPs of 3d transition metals is almost unexplored. Therefore, composite materials combining photo-activation sites and catalytically active sites will be studied. In particular, the synthesis of original plasmonic NPs of Cu and Co immobilized on different semiconductors, metallic and non-metallic ones, will be developed. Understanding the mechanisms of photocatalyzed dehydrogenation will be crucial for the design of catalytic systems with improved activity and selectivity. Accordingly, operando techniques (React-IR, UV-Vis, advanced X-ray techniques) will be used to determine the kinetic reaction profiles and elucidate the interactions between the metallic NPs and the support.

Début de la thèse : 01/10/2025

**Nature du financement**:
**Précisions sur le financement**:

- Financement CSC - china scholarship council

**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- Université de Toulouse

**Etablissement délivrant le doctorat**:

- Université de Toulouse

**Ecole doctorale**:

- 482 SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse- 31/07/2025