Stages

Stage 2026

Synthèse et caractérisation de nouvelles familles de monomères multi-redox à tâches spécifiques pour le stockage de l'énergie

Résumé du sujet

Dans le cadre du projet SETWEARCAB (Systemic Development of Wearable Supercabatteries) financé par CY Initiative d’Excellence, nous proposons un stage dédié à développer de nouvelles familles de monomères π-conjugués multi-redox. Ces molécules sont pour but de préparer par la suite des matériaux moléculaires et polymériques pour des applications en stockage électrochimique de l’énergie.
Dans un premier temps, le(a) futur(e) stagiaire aura la mission de synthétiser et purifier les molécules/monomères π-conjugués en utilisant les techniques de synthèse classique et aussi par l’utilisation du réacteur micro-onde. Elle/il réalisera des analyses structurales des composés intermédiaires et finaux par des
techniques classiques (RMN, SM, DRX sur monocristal)
Dans un second temps, elle/il réalisera des caractérisations thermiques (thermogravimétrique (ATG), calorimétrie différentielle à balayage (DSC)), optiques (spectroscopies d’absorption et d’émission), électrochimiques (voltammétrie cyclique, voltampérométrie à impulsions différentielle) en solution ou à l’état solide (couche mince).
En fonction de l’avancement du projet, la synthèse des polymères par voie électrochimique ainsi que les caractérisations morphologiques et électrochimiques de couches minces (AFM, SEM) peuvent être réalisées.
Quelques exemples non exhaustifs de molécules cibles sont illustrées ci-dessous :

Profil du candidat

• Formation recherchée: Master 2/ Ingénieur 3ème année en chimie
• Compétences recherchées/profils du candidat: Connaissances générales en chimie des polymères, connaissance en électrochimie sera un plus.

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et de licence et une lettre de motivation à :

• Dr Than-Tuan Bui: tbui@cyu.fr

Développement d’électrodes à porosité hiérarchique comme électrocatalyseurs pour la réduction électrochimique du dioxyde de carbone.

Résumé du sujet

Le CO₂ est l’un des principaux gaz à effet de serre acteurs du réchauffement climatique. La COP26 a permis de conclure des accords avec l’objectif d’atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. En conséquence, un système plus durable pour transformer ce CO₂ en produits à hautes valeurs ajoutées est devenu crucial. Cependant, le CO₂ est l’une des molécules les plus stables, nécessitant en conséquence une quantité d’énergie considérable pour sa transformation. La faible solubilité du CO₂ et la faible efficacité énergétique de la réaction de réduction électrochimique de ce composé (ou CO2RR), en directe compétition avec l’évolution du dihydrogène, rendent cette réaction moins intéressante à l’échelle industrielle.

La startup Æternova propose une solution innovante qui permet une augmentation significative des performances du procédé de réduction électrochimique du CO₂ grâce à un nouveau modèle de cellule d’électrolyseur innovante. Partant de ce contexte socioéconomique et technologique, le projet de stage propose d’élaborer de nouvelles familles de matériaux à porosité hiérarchique, adaptés au dispositif d’Æternova, comme électrocatalyseurs efficaces pour la réduction du CO₂. La technologie d’Æternova étant récente, les paramètres déterminants l’efficacité du dispositif restent à définir dans un premier temps. De nouveaux matériaux innovants poreux et nanostructurés seront ensuite élaborés et caractérisés.

Ce projet de stage offre au stagiaire la possibilité de travailler dans un cadre multidisciplinaire et à l’interface entre un laboratoire universitaire et une entreprise. Il(Elle) développera ses connaissances et compétences en chimie, physicochimie des matériaux et en électrochimie/électrocatalyse approfondie pour la réduction électrochimique du CO₂. Le(La) stagiaire participera régulièrement aux réunions d’avancement du projet et jouera le rôle d’interface entre Æternova et LPPI, ce qui renforcera ses compétences de communication. 

Profil du candidat

Formation recherchée: Master 2/ Ingénieur 3ème année en chimie
Compétences recherchées/profils du candidat: Connaissances générales en chimie des matériaux et électrochimie (en particulier en électrocatalyse)

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et de licence et une lettre de motivation à :

• Thuan PHAM :thuan-nguyen.pham-truong@cyu.fr 

ET

• Alizée ARNOLD :alizee.arnold@aeternova.com

Synthèse de réseaux (semi)interpénétrés de COF/polymères

Résumé du sujet

Le changement climatique et les besoins énergétiques actuels nécessitent une augmentation de la part d’énergie verte et renouvelable. Néanmoins, en raison de leur nature intermittente, l’utilisation de ces sources d’énergie requiert le développement de systèmes de stockage tels que des batteries à faible coût et présentant une sécurité accrue.

Parmi les éléments clés d’une batterie, la membrane joue un rôle essentiel en assurant à la fois la séparation entre les deux électrodes et la conduction ionique permettant de fermer le circuit électrique. Ainsi, la membrane doit présenter à la fois une conductivité et une sélectivité ioniques élevées, tout en conservant une stabilité chimique et mécanique.

Les matériaux hybrides nanoparticule/polymère ont récemment attiré une attention particulière grâce à leur combinaison de propriétés. Les COFs (Covalent Organic Frameworks), caractérisés par leur grande porosité et leur large surface spécifique, ont montré des propriétés intéressantes en tant que séparateurs dans les batteries.

L’objectif de ce stage est de développer des réseaux (semi-)interpénétrés de COF/polymères. Plusieurs voies de synthèse sont envisagées :

• La dispersion des COFs synthétisés dans des matrices/réseaux polymériques
• La synthèse in-situ de réseaux (semi-)interpénétrés COF/polymères

Les matériaux obtenus seront caractérisés par différentes techniques physico-chimiques et électrochimiques.

Enfin, un prototype sera assemblé avec le meilleur candidat afin d’évaluer sa capacité de stockage d’énergie.
 

Profil du candidat

Étudiant master 2 ou dernière année d’école d’ingénieur avec une solide formation dans le domaine de la chimie des matériaux, le (la) candidat(e) devra posséder de bonnes bases en synthèse et caractérisation des matériaux. Des connaissances en électrochimie seraient un plus.

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et de licence et une lettre de motivation à :

• Ly Nguyen  :thi-khanh-ly.nguyen@cyu.fr.

Développement de matériaux poreux à base de zirconium pour les systèmes de stockage et de conversion d'énergie

Résumé du sujet

L'objectif principal de ce projet est de trouver un moyen efficace de transformer le tétrachlorure de zirconium, produit intermédiaire dans la fabrication des éponges de zirconium chez Framatome, en matériaux efficaces pour le stockage et la conversion d'énergie.
Le(la) candidat(e) s’intéresse à préparer les réseaux métal-organiques (MOF) et les nanoparticules à base de Zr supportées sur du carbone poreux. Les MOFs peuvent être obtenus en complexant Zr4+ avec des ligands organiques di/tri/tétratopiques possédant des groupes terminaux d'acide carboxylique. Grâce à une riche bibliothèque disponible de molécules organiques, différents types de Zr-MOF peuvent être obtenus. Ces matériaux seront directement utilisés en tant que matériaux actifs dans les applications cibles pour évaluer son utilisation potentielle tel quel, sans traitement postérieur. En tant que critères de sélection, le coût des molécules organiques, leur structure chimique et la surface spécifique des matériaux résultants seront considérés comme des paramètres clés. Le coût du précurseur est important dans cette étude car le Zr-MOF peut aussi servir de structure sacrificielle pour générer des matrices de carbone poreuses via la pyrolyse à haute température. Concernant les caractérisations, une étude morphologique (MEB), structurelle (DRX), physico-chimique (TGA, FTIR, BET) suivi de caractérisations électrochimiques seront réalisées sur les produits formés.

Pour les applications, deux réactions principales seront étudiées de près, notamment la réaction d'évolution de l'oxygène et les réactions de réduction de l'hydrogène, car elles participent au processus d’électrolyse de l'eau. Différentes techniques électrochimiques seront mises en place pour déterminer les activités catalytiques des matériaux formés, parmi lesquelles, voltammétrie, chronoampérométrie/chronopotentiométrie et spectroscopie d’impédance électrochimique seront les techniques principales. Des paramètres clés seront révélés, notamment le potentiel de déclenchement, la densité de courant, la surtension@10 mA cm-2, la pente de Tafel, la résistance de transfert de charge et la stabilité du système.

Dans un deuxième temps, le(la) candidat(e) explorera la capacité de stockage de l’énergie de ces matériaux dans un dispositif de supercondensateur. Pour la première étude, une configuration à trois électrodes sera utilisée pour étudier les performances de stockage des matériaux d'électrode (capacitance spécifique, rétention de capacitance) avant de les assembler en une configuration à deux électrodes (dispositif). Une fois l'appareil assemblé, il sera caractérisé par des cycles de charge-décharge galvanostatique pour déterminer la capacitance spécifique du dispositif de supercondensateur ainsi que les densités d'énergie/puissance résultantes.

Ce projet de stage offre au stagiaire la possibilité de travailler dans un cadre multidisciplinaire et à l’interface entre un laboratoire universitaire et une entreprise. Il(Elle) développera ses connaissances et compétences en chimie, physicochimie des matériaux et en électrochimie/électrocatalyse/stockage de l’énergie. Le(La) stagiaire participera régulièrement aux réunions d’avancement du projet et jouera le rôle d’interface entre Framatome et LPPI, ce qui renforcera ses compétences de communication.

Profil du candidat

• Formation recherchée: Master 2/ Ingénieur 3ème année en chimie
• Compétences recherchées/profils du candidat: Connaissances générales en chimie des matériaux et électrochimie (en particulier en électrocatalyse)

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et de licence et une lettre de motivation à :

• Thuan PHAM: thuan-nguyen.pham-truong@cyu.fr 

ET

• Stéphane Lagarde: stephane.lagarde@framatome.com

Développement et caractérisation de matériaux 4D électrostimulables pour la culture cellulaire dynamique in vitro

Résumé du sujet

Les cultures de cellules in vitro permettent de faire croitre des cellules humaines ou animales, saines ou issues de pathologies hors de leur milieu naturel, en laboratoire. Elles offrent la possibilité aux chercheurs de mieux comprendre leur fonctionnement ou leur organisation et de tester de nouveaux traitements. Historiquement mises en œuvre sur des supports en 2D, ces cultures se sont depuis 10 ans ouvertes à la 3e dimension afin de mieux mimer l’environnement cellulaire. Malgré les avancées dans ce nouveau type de culture, les systèmes commerciaux 3D ne peuvent offrir la complexité dynamique de l’environnement biologique, un paramètre d’importance pour les cultures de cellules mécano- ou électrosensibles.
Nos laboratoires ont, depuis plus de cinq ans, démontré la pertinence de la fonctionnalisation d’échafaudage 3D par un polymère électroactif, le poly(3,4-éthylènedioxythiophène ou PEDOT, pour obtenir un support de culture 4D. Cette notion de 4ème dimension provient du caractère tridimensionnel de son architecture auquel s’ajoute un caractère dynamique temporel, par l’application de stimulations électriques entrainant une réponse mécanique (variation de porosité/volume).¹ Un premier système a été développé et validé pour des applications in vitro avec un innovant suivi de sa dynamique par microscopie confocale à balayage laser.²

Ce stage a pour but de mettre au point une nouvelle génération de matrices poreuses et électrostimulables constituée intégralement de polymère électrostimulable, à partir d’une suspension colloïdale de PEDOT, stabilisé par du polystyrène sulfonate (PEDOT:PSS). Outre l’optimisation de ses paramètres de synthèse, les mousses de PEDOT :PSS seront caractérisées en termes de topographie/porosité, de stabilité mécanique, de propriétés électrochimiques ainsi que de variations de volume et de porosité lors de stimulations électriques. D’un autre côté, la cytotoxicité des matériaux synthétisés sera évaluée afin de déterminer les supports adaptés à la culture cellulaire. Des tests préliminaires sur des cellules mécanosensibles seront mis en œuvre. De cette façon, les missions se situeront à l’interface des sciences des matériaux et des sciences du vivant.

Bibliographie
1 Ferrández-Montero, A.; Carlier, B.; Agniel, R.; Leroy-Dudal, J.; Vancaeyzeele, C.; Plesse, C. 4D Smart Porous Scaffolds Based on the polyHIPE Architecture and Electroactive PEDOT. J. Mater. Chem. C 2021, 9 (36), 12388–12398. https://doi.org/10.1039/D1TC01846A.
2 Hahn, F.; Ferrandez-Montero, A.; Queri, M.; Vancaeyzeele, C.; Plesse, C.; Agniel, R.; Leroy-Dudal, J. Electroactive 4D Porous Scaffold Based on Conducting Polymer as a Responsive and Dynamic In Vitro Cell Culture Platform. ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16 (5), 5613–5626. https://doi.org/10.1021/acsami.3c16686.

Profil du candidat

Stage de Master 2e année ou 3ème année cycle ingénieur (6 mois, gratifié). Nous recherchons un.e étudiant.e aimant travailler dans un contexte pluridisciplinaire à l’interface entre la chimie et la biologie ayant des connaissances théoriques/pratiques en chimie des polymères et/ou biologie cellulaire.

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et de licence et une lettre de motivation à :

• Daniel Aguilera:  daniel.aguilera-bulla@cyu.fr

ET

• Rémy Agniel: remy.agniel@cyu.fr

Stage 2025

Thermoélectricité ionique

Résumé du sujet

Ce projet fait partie d’un projet ANR qui vise à développer supercondensateur thermoélectrique ionique. Il s’intéresse aux problématiques actuelles de conversion de l’énergie thermique en énergie électrique et le stocker dans un supercondensateur.

Dans ce cadre, un stage de M2 recherche/Ingénieur est proposé au LPPI avec pour mission de synthétiser et caractériser les matériaux polymères à conduction ionique. De ces matériaux, les dispositifs générateurs thermoélectriques ioniques seront ensuite élaborés et caractérisés.
Le travail de ce stage comprend donc la synthèse, et la caractérisation physico-chimique de ces matériaux ainsi que leurs caractérisations électrochimiques. De même, les dispositifs générateurs d’électricité seront élaborés et caractérisés. Le(la) stagiaire sera formé(e) en particulier sur différentes techniques de synthèse matériaux polymères conducteurs ioniques et leur caractérisation (DMA, DSC, TGA, traction, conductivité, électrochimie...). Il/elle sera amené(e) à travailler dans un projet de recherche multi-disciplinaire en participant aux réunions et aux interactions avec les différents partenaires.
Les résultats de ce projet de recherche serviront comme l’étude préliminaire d'une future thèse de doctorat.

Profil du candidat

• Formation recherchée: Master 2/ Ingénieur 3ème année en chimie
• Compétences recherchées/profils du candidat: Connaissances générales en chimie des polymères, connaissance en électrochimie sera un plus.

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et une lettre de motivation à :

• Dr Giao T.M Nguyen: Tran-Minh-Giao.Nguyen@cyu.fr

Synthèse et caractérisation de matériaux π-conjugués multi-redox transporteurs de charge

Résumé du sujet

Le stage proposé consiste à développer de nouvelles familles de matériaux π-conjugués moléculaires et polymériques pour des applications en cellules solaires photovoltaïques.

Dans un premier temps, le stage aura pour but de synthétiser les molécules et polymères π-conjugués en utilisant les techniques de synthèse classique et par microonde. Les analyses structurales des composés intermédiaires et finaux seront à réaliser par des techniques classiques (RMN, SM, DRX sur monocristal)

Dans un second temps, des caractérisations thermiques (thermogravimétrique (ATG), Calorimétrie différentielle à balayage (DSC)), optiques (spectroscopies d’absorption et d’émission), électrochimiques (voltammétrie cyclique, voltampérométrie à impulsions différentielle) et morphologiques de couche mince (AFM, SEM) des matériaux préparés en solution ou à l’état solide (couche mince) seront réalisées .
Les matériaux les plus prometteurs vont être sélectionnés pour des études plus approfondies en vue d’application en tant que matériaux transporteurs de charge et matériaux d’interface en cellules solaires photovoltaïques.

Profil du candidat

• Formation recherchée: Master 2/ Ingénieur 3ème année en chimie
• Compétences recherchées/profils du candidat: Connaissances générales en chimie des polymères, connaissance en électrochimie sera un plus.

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et de licence et une lettre de motivation à :

• Dr Than-Tuan Bui: tbui@cyu.fr

Développement d’électrolyte auto-réparant pour supercondensateur adapté aux environnements sévères

Résumé du sujet

Le projet portera sur l’élaboration et la caractérisation de nouveaux gels ioniques pour remplacer des électrolytes liquides dans les supercondensateurs. Ils seront développés spécifiquement pour combler, via des concepts d’hybridation, les défauts existants et repousser les limites de technologies à forte densité d’énergie telles que les batteries lithium actuellement disponibles, et limitées en termes de puissance, de température opérationnelle, de sécurité et de fiabilité dans certains environnements contraints. Ainsi les améliorations ciblées reposent sur une extension de la plage de température de fonctionnement des supercondensateurs et sur une résistance aux chocs, aux déchirures et aux vibrations par introduction d’un concept innovant d’électrolyte autoréparant, conférant aux dispositifs une robustesse accrue. Ces électrolytes de type ionogel auto-réparant seront synthétisés et ensuite incorporés aux supercondensateurs et les propriétés électrochimiques seront évaluées.

La personne recrutée travaillera dans un projet de recherche SC4OPEX multi-disciplinaire en collaboration avec cinq partenaires. Elle aura comme mission d’élaborer les produits et réaliser des caractérisations physico-chimiques en laboratoire pour évaluer leur potentiel en tant qu’électrolytes dans des supercondensateurs.

Profil du candidat

• Formation recherchée: Master 2/ Ingénieur 3ème année en chimie
• Compétences recherchées/profils du candidat: Connaissances générales en chimie des polymères, électrolyte solide, vitrimère, connaissance en électrochimie (dispositifs de stockage de l’énergie) sera un plus.

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et une lettre de motivation à :

• Dr Mohamed Mallouki: mohamed.mallouki@cyu.fr

Élaboration de réseaux interpénétrés de polymères à l’interface air-eau

Résumé du sujet

Ce sujet de stage de Master 2 a pour objectif d’étudier la formation de réseaux de polymères à l’interface air-eau. Ces réseaux sont obtenus après réticulation des polymères initialement présents à la surface de l’eau sous forme de films ultraminces dits de Langmuir. Dans le cas d’un film de Langmuir formé par un seul polymère, la réticulation conduit à la formation d’un réseau simple de polymère. En revanche, dans le cas d’un mélange de deux polymères à l’interface air-eau, ces derniers peuvent être réticulés l’un en présence de l’autre via deux voies différentes pour obtenir des réseaux interpénétrés de polymères (RIPs). La formation de ces architectures permet de limiter significativement la séparation de phase et de combiner les propriétés des deux polymères. Ainsi, nous proposons d’étudier la synthèse de RIPs 2D à l’interface air-eau. Les films ultra-minces de polymères obtenus pouvant être transférés dans un second temps sur un support solide choisi, cette méthode permet d’obtenir des revêtements de surface polymères dont les propriétés chimiques sont ajustables.
Les polymères choisis seront réticulés soit par voie radicalaire sous irradiation UV, soit par l’intermédiaire d’un agent réticulant ^[1,2]. Des caractérisations in situ à l’interface air-eau seront effectuées en utilisant des isothermes de compression puis des observations de la morphologie par des techniques de microscopies spécifiques ^[3,4]. Pour cela, plusieurs couples de polymères sélectionnés notamment pour leur caractère hydrophobe différent seront considérés sur la base d’une étude approfondie des diagrammes de phase pression-composition déjà réalisée au laboratoire. Ces diagrammes de phase mettent en évidence les régions de miscibilité et de séparation de phase et permettent ainsi d’identifier les conditions expérimentales les plus adaptées pour la synthèse de RIPs 2D homogènes. La combinaison des différentes caractérisations des RIPs 2D permettra de mieux comprendre l’influence des réactions de réticulation des polymères à l’interface air-eau sur les propriétés de mélange de polymères.

Références :
[1] Vaillard, A.-S.; El Haitami, A.; Dreier, L. B.; Backus, E. H. G.; Cantin, S. Langmuir 2020, 36, 862–871.
[2] Haroun, F.; El Haitami, A.; Ober, P.; Backus, E. H. G.; Cantin, S. Langmuir 2020, 36, 9142-9152.
[3] El Haitami, A. ; Goldmann, M.; Cousin, F.; Dosseh, G.; Cantin, S. Langmuir 2015, 31, 6395–6403.
[4] Vaillard, A.-S.; Haitami, A. E.; Dreier, L. B.; Fontaine, P.; Cousin, F.; Gutfreund, P.; Goldmann, M.; Backus, E. H. G.; Cantin, S. Langmuir 2022, 38, 2538 – 2549.

Encadrants : Sophie CANTIN; Alae EL HAITAMI (LPPI, CY Cergy Paris Université)

Profil du candidat

Master en physique et/ou chimie. Une formation ou expérience dans le domaine des matériaux polymère sera appréciée.

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Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et une lettre de motivation à :

• Dr Alae El-Haitami: alae.el-haitami@cyu.fr

Synthèse de réseaux organiques bidimensionnels (COF 2D) à l’interface air-eau

Résumé du sujet

Les réseaux organiques sont des matériaux microporeux avec une structure hautement ordonnée composée de liants et de ligands organiques dont la cohésion est assurée par des liaisons covalentes (on parle de réseaux covalents organiques, ‘COF’). Grâce à leur conductivité électronique élevée, ces matériaux peuvent être utilisés dans diverses applications telles que dans les dispositifs nanotechnologiques et la biomédecine^[1-3]. L'approche la plus répandue, connue aujourd'hui pour le dépôt de ces matériaux sur des substrats solides est la technique de trempage couche par couche. Celle-ci consiste en la croissance directe de films COF par trempage du substrat solide dans le mélange réactionnel conduisant à l'empilement de films dont l'épaisseur peut varier de quelques centaines de nanomètres à de plusieurs micromètres (3D). En revanche, ces assemblages présentent une organisation moins ordonnée, que ce soit entre différentes couches ou sur le plan latéral du film à l’échelle macroscopique. Une alternative intéressante, peu rapportée dans la littérature pour ces systèmes, est la technique du film de Langmuir permettant un contrôle précis de l'organisation des films en termes d'épaisseur et de densité moléculaire. Ainsi, ce sujet de stage Master 2 a pour objectif d’élaborer ces films COF 2D à l’interface air-eau en s’intéressant à l’effet de la nature du ligand et du liant organiques sur l’organisation du réseau à la surface de l’eau. Pour cela, une quantité du ligand organique sera dissoute dans un solvant volatil puis épandue à la surface d’une sous-phase aqueuse contenant le liant covalent. Le film de Langmuir ainsi formé sera caractérisé in situ par des mesures thermodynamiques couplées à des observations microscopiques. Dans une seconde phase de stage, des caractérisations de la morphologie et de la conductivité électroniques de ces réseaux 2D seront réalisées après transfert des films de Langmuir sur des substrats solides.

Références :
[1] H. Furukawa, K.E. Cordova, M. O’Keeffe, O.M. Yaghi; Science 341, 974 (2013).
[2] P. Horcajada, R. Gref, T. Baati, P.K. Allan, G. Maurin, P. Couvreur, G. Férey, R.E. Morris, C. Serre ;Chem. Rev. 112, 1232–1268 (2012).
[3] L.E. Kreno, K. Leong, O.K. Farha, M. Allendorf, R.P. Van Duyne, J.T. Hupp; Chem. Rev. 112,1105–1125 (2012).

Encadrants : Alae EL HAITAMI et Thuan Nguyen PHAM TRUONG (LPPI, CY Cergy Paris Université)

Profil du candidat

Master en physique et/ou chimie. Une formation ou expérience dans le domaine des matériaux polymères sera appréciée. Un niveau d’anglais correct sera également apprécié.
Source de financement : CY initiative of Excellence_Gratification de stage M2 classique.

Contact

Personnes à contacter et/ou pour candidater :
Les candidat(e)s devront transmettre un CV, relevés de notes de Master 1 et une lettre de motivation à :

• Dr Alae El-Haitami: alae.el-haitami@cyu.fr
• Dr Thuan Ngyuen Pham Truong: thuan-nguyen.pham-truong@cyu.fr

Elaboration of carbon dots as efficient electrocatalysts for water decontamination

Résumé du sujet

pHSELECT, funded by ANR, proposes a new concept of selective denitrification using hybrid electrocatalysts based on ionic liquids (ILs) layers deposited on either earth abundant metal‐ or carbon‐based electrodes, which must contribute to provide both decentralized ammonia production and decontaminated water by valorization of N‐based polluted groundwater sources. The main reaction involved in this process will be the selective denitrification (ERN) to generate ammonium, which can be further served as fertilizers in agricultural activities. This reaction is complex involving 6e-/8H+ and is highly competitive to the undesired hydrogen evolution reaction. Up-to-date, the most efficient electrocatalysts for this purpose are metallic copper and stain, in different sizes and shapes. Nevertheless, their activity and selectivity is still poor and these two key parameters yields a dilemma in the performance of the electrocatalysts. Moreover, combined with the risk of releasing metal nanoparticles to the environment, new ultralow-metal contained or metal-free electrocatalysts are highly required as alternative to pure metallic ones.
 

For this purpose, emerging cost‐effective materials, i.e. carbon dots, will be intensively investigated here in the size range of 10 nm and presenting spherical morphology as novel electrocatalyst for ERN. Moreover, we give our best effort in choosing the precursors used for the synthesis of CDs among different bio-sourced and bio‐compatible molecules such as glucose, cellulose, etc.

The carbon dots will be synthetized in aqueous conditions under microwave irradiation. The candidate will be in charge of the synthesis, characterization and evaluation of the CD’s catalytic activity. The first task focuses on the optimization of the synthesis by changing the precursors, the temperature, the reaction time as well as the storage procedure of CDs based on acquired results within this project. The second task will be on the evaluation of the catalytic performance of the carbon dots in hydrogen evolution reaction and ERN. The third task will be the combination of carbon dots with ionic liquid moieties to attenuate the HER while improving the ERN activity. The candidate will have opportunity to learn about material synthesis, material characterization and electrocatalysis. Frequent exchanges to ITODYS Laboratory at Paris Cité Université are envisaged to complement the studies with local electrochemical tools.

Profil du candidat

Solid background in electrochemistry and/or in material science is strongly required.
Moreover, the strong writing and communication skills are appreciated

Contact

For application, please send an email  with your academic transcript (M1), CV and a motivation letter. References are encouraged but not mandatory.

• thuan-nguyen.pham-truong@cyu.fr

Elaboration of stretchable energy storage devices

Résumé du sujet

SETWEARCAB, funded by CYAS, emerges as a pioneer in the development of fully wearable supercabattery devices, addressing the growing demand for miniaturized and high-performance energy storage solutions for wearable electronics. Unlike conventional batteries or supercapacitors, hybrid supercabatteries offer a unique blend of high energy and high-power density, enabling ultrafast charging and extended discharge capacity. This transformative project meticulously tackles every aspect of the device, from electrode design to polymeric separator development, ensuring optimal performance and wearability. The SETWEARCAB project unveils a three-pronged approach to boost the performance of wearable energy storage: (1) Novel Material Design: The project embarks on a journey to design and synthesis of novel materials with high-energy storage capabilities, propelling the performance of wearable supercabatteries to unprecedented levels. (2) Advanced Polymeric Membranes: Recognizing the crucial role of the polymeric separator in wearable devices, SETWEARCAB dedicates its efforts to crafting next-generation polymeric membranes that not only facilitate efficient ion transport but also enhance the overall flexibility and durability of the device. Also, such membranes could stand as growth support for electrode materials. (3) Wearable Device Fabrication: The project culminates in the fabrication of fully wearable supercabattery devices, integrating the optimized electrodes and polymeric separators to deliver exceptional mechanical and storage properties.
As part of the SETWEARCAB, the Internship project will deal with the elaboration and optimization of stretchable ionogels. Accordingly, three specific work packages will be attributed to the candidate. The first work package consists of elaborating different ionogel formulations by changing the monomers, the ionic liquids, the crosslinkers, the elastomers and their ratio. The polymerization will be performed using thermal initiators (AIBN) or photoinitiators (Darocur). The obtained gels will be characterized with FTIR, thermomechanical analysis, ionic conductivity (with/without stretching). The second work package relies on applying the optimal gel formulation in the fabrication of all-in-one electrodes by incorporating active electrode materials followed by characterization to investigate the impact of the latter to the mechanical/thermal properties and the electrochemical performance of the electrodes. The third work package focuses on the assembly of the energy storage devices and their performance characterization (specific capacitance/capacity, power/energy densities and their cyclability with/without deformation).

A PhD position is open on the continuation of this Internship’s project.

Profil du candidat

Solid background in polymers chemistry and/or in electrochemistry is strongly required.
Moreover, the strong writing and communication skills are appreciated.

Contact

For application, please send an email  with your academic transcript (M1), CV and a motivation letter. References are encouraged but not mandatory.

• thuan-nguyen.pham-truong@cyu.fr

• Stage 2023
• Stage 2024
• Stages 2022

MàJ le 05/12/24