Elaboration de capteurs électrochimiques à base de nanohybrides Au/WO3 pour la détection de métaux lourds à l’état de traces

Le stage s’intègre dans les activités de l’équipe Nano-Structuration, Réactivité et Environnement (NSRE) au sein de l’Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP, site Toulonnais).
L’équipe développe des nano-objets fonctionnels innovants dédiés à la détection, la transformation ou la dégradation de polluants environnementaux, avec une forte orientation vers les problématiques de qualité de l’eau et de l’air.

Composée de quatre enseignants-chercheurs aux compétences complémentaires (sciences des matériaux, physique du solide, chimie inorganique et colloïdale, microscopie électronique), l’équipe NSRE mène des recherches à l’interface entre nanomatériaux, réactivité, environnement et applications analytiques.
Son objectif principal est de concevoir des matériaux nanostructurés capables d’interagir de manière contrôlée avec leur environnement, et d’optimiser leurs propriétés grâce aux effets de taille, de structuration ou aux synergies offertes par les matériaux hybrides.

Les travaux de l’équipe s’articulent particulièrement autour de :

• la compréhension des mécanismes de formation et de croissance des nanomatériaux ;
• les relations micro/nanostructures – propriétés – réactivité dans des environnements gazeux ou liquides ;
• le développement de matériaux fonctionnels pour la détection, la catalyse, la photocatalyse et l’électrodégradation de contaminants.

Le positionnement thématique de l’équipe présente un fort ancrage régional, en lien avec les enjeux environnementaux de l’aire toulonnaise. Ses recherches s’inscrivent pleinement dans l’axe Sciences de la Mer, Environnement et Développement Durable de l’Université de Toulon.

Contexte

La contamination des eaux par les métaux lourds (Cu, Pb, Zn, Hg…) constitue un enjeu sanitaire et environnemental majeur à l’échelle mondiale. Le projet vise à développer des capteurs électrochimiques sensibles et sélectifs capables de détecter ces éléments à l’état de traces ou d’ultra-traces, en s’appuyant sur l’ingénierie de matériaux nanostructurés innovants.

Objectifs du stage

Concevoir et optimiser des capteurs basés sur la modification d’électrodes commerciales en carbone à l’aide de nanomatériaux innovants : WO₃ nanostructuré, nanoparticules d’or, et leurs nanocomposites. Les performances analytiques seront corrélées propriétés des matériaux.

L’étudiant participera à l’ensemble du développement du capteur : synthèse des matériaux, fabrication, caractérisation et mesures électrochimiques.

Missions confiées :

1. Synthèse des matériaux actifs
   • Élaboration de composites Au/WO₃ 
2. Caractérisation multi-échelle
   • XRD, SEM, TEM, EDX, surface BET.
   • Analyse des relations structure/fonction/performance du capteur .
3. Fabrication des capteurs
   • Prétraitement des électrodes carbone.
   • Dépôt des nanocomposites et optimisation.
4. Évaluation électrochimique
   • Techniques : CV, EIS, LSV, SWASV.
   • Sensibilité, sélectivité, limites de détection.
   • Étude des interférences (ions métalliques, sels marins).
   • Stabilité, reproductibilité, répétabilité.
   • Possibilité de tests sous irradiation solaire.

Apports du stage :
Formation complète en synthèse de nanomatériaux, caractérisation avancée et électroanalyse ; participation à un projet à enjeux environnementaux ; valorisation possible des résultats.

 Profil recherché : Master 2 en chimie, chimie des matériaux, électrochimie ou domaine connexe.

Qualités souhaitées :
Étudiant motivé, rigoureux, dynamique, organisé et appréciant fortement le travail expérimental. Curiosité scientifique, autonomie et bon relationnel sont également attendus.

Compétences techniques requises (au moins l’une) :

• Synthèse et caractérisation de matériaux inorganiques (chimie douce, XRD, BET, SEM/TEM…).
• Électrochimie analytique, notamment voltampérométrie.

Une expérience dans les deux domaines est un atout.