Doctorant (H/F) - Sels alcalins de polyoxométallates luminescents sans lanthanides durables et recyclab

Sujet de thèse :
La détection et la quantification de l’eau, sous forme de trace dans les liquides, ou sous forme d’humidité relative (HR) dans l’air, sont essentielles dans de nombreux secteurs d’activité, tels que l’industrie des solvants, le stockage des aliments et des médicaments, l’extension de la durée de vie des batteries lithium-ion et l’amélioration de la qualité de l’air intérieur. Ces dernières années, les détecteurs photoluminescents sont considérés comme une alternative prometteuse aux techniques analytiques traditionnelles, en raison de leur réponse plus rapide, de leur sensibilité plus élevée et de leur capacité de détection en temps réel. Cependant, la conception de nouveaux détecteurs stables, réutilisables et recyclables reste à développer.

Ce projet de thèse vise à étudier le potentiel de nouveaux sels alcalins anhydres photoluminescents à base du polyoxométallate sans lanthanide [SbW6O24]7- (SbW6), pour détecter l’humidité relative dans l’air et l’eau à l’état de traces dans les solvants organiques. Ces matériaux sont élaborés en milieu aqueux, selon des voies de synthèse respectueuses de l’environnement et peu couteuses en énergie. En présence de molécules d’eau, ils se réhydratent rapidement, provoquant une extinction de leur luminescence. La variation du signal lumineux est corrélée à la teneur en eau du milieu, que ces phases détectent avec une sensibilité et une sélectivité élevées. Après usage, les phases anhydres sont régénérables et elles peuvent également être recyclées en une étape dans l’eau.

Des investigations supplémentaires sont nécessaires pour rationaliser la réactivité complexe de ces matériaux vis-à-vis de l’eau et comprendre leur mécanisme de détection. Les objectifs de ce projet de recherche sont :
- d’enrichir cette classe de matériaux, au travers d’une recherche prospective de nouveaux sels alcalins de SbW6, qui varieront selon la nature et le rapport des ions alcalins et leur degré d’hydratation.
- de caractériser, par des méthodes d’analyses structurales avancées et des calculs DFT, les réseaux de liaisons hydrogène impliquant les molécules d’eau et les entités SbW6 et responsables des processus d’extinction de la luminescence.
- d’optimiser les protocoles de recyclage des matériaux.
- de rationaliser les processus d’hydratation/déshydratation de ces composés, en déterminant leurs domaines de stabilité en humidité et en température et en étudiant les cinétiques des conversions de phase.
- de déterminer les propriétés photophysiques (absorption et émission) des phases anhydres seules ou incorporées dans des polymères, afin d’élaborer des dispositifs de détection avec une meilleure applicabilité. Ces études viseront à corréler la composition, la structure et la microstructure des sels avec leurs performances de détection.

Profil recherché : Ce projet de recherche s’adresse à un(e) étudiant(e) diplômé(e) (ou en cours d’obtention du diplôme) d’un M2 (
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