Au sein de la Direction de l’Energie Nucléaire au CEA Marcoule, le Laboratoire de Conception des Procédés d’Extraction (LCPE) développe des procédés innovants de séparation essentiellement pour l’amont (extraction de l'uranium) et l’aval du cycle du combustible. Le LCPE possède en particulier des compétences importantes dans la conception de nouvelles architectures moléculaires ou des matériaux fonctionnalisés capables d’extraire de façon sélective et spécifique les éléments d’intérêt.

Les polymères de coordination, aussi appelés Metal-Organic Frameworks (MOFs), sont constitués de sous-unités inorganiques connectées entre elles par des ligands organiques, définissant ainsi des réseaux hybrides cristallisés. L'ajout de motifs extractants spécifiques sur les ligands organiques permet ainsi d'obtenir des matériaux fonctionnalisés avec des propriétés d'extraction particulièrement intéressantes. Ces matériaux ont créé une réelle rupture technologique par rapport aux Zéolites avec des applications diverses comme dans le stockage de gaz, l'extraction ou la détection de métaux, ou la catalyse.

Dans ce contexte, l'objectif du stage sera de développer cette approche pour concevoir des MOFs à base de zirconium, dans le but de récupérer l'uranium dans un milieu acide et complexant. Dans un premier temps, des ligands organiques adaptés seront synthétisés et caractérisés par chromatographie liquide couplé à la spectrométrie de masse et par résonance magnétique nucléaire. En utilisant ces ligands organiques, des matériaux de type MOF seront synthétisés et leurs propriétés structuralesétudiées grâce à différentes techniques de caractérisation (diffraction des rayons X,analyse de la surface spécifique, analyse thermogravimétrie, etc.) Par la suite,les propriétés extractantes de ces nouveaux matériaux seront évaluées sur des solutions d'uranium en milieu acide (technique d'analyse par ICP-AES) afin d'établir une corrélation structure-efficacité.