Les composés organiques volatils constituent l'une des principales sources de réaction photochimique dans l'atmosphère qui conduit à de nombreux dangers sur le plan environnemental. Ce phénomène au développement rapide du fait des progrès industriel a provoqué une prise de conscience qui s'est traduite par la mise en place de décrets visant à réduire et contrôler ces émissions. De nombreuses techniques permettant de solutionner ce problème existent mais sont cependant trop coûteuses pour pouvoir être développé industriellement.Aujourd'hui, seule la mise en place d'une unité d'adsorption s'avère intéressante pour les industries : ces installations existent et emploie le charbon actif, adsorbants universel utilisé dans la plupart des procédés de traitement des gaz contaminés par des composés organiques volatils. Toutefois, l'inflammabilité et la friabilité de ces matériaux actifs, leurs durées de vie réduites, ainsi que les difficultés de leur régénération mettent en question leur universalité en tant qu'adsorbants industriels. Il apparaît donc nécessaire de favoriser le développement et l'application d'adsorbants alternatifs dont les propriétés physico-chimiques permettraient de pallier les faiblesses des CA. L'objectif de ces travaux de recherches consiste à élaborer des matériaux hydrophobes sur la base de supports minéraux existant tels que les alumines activées et les zéolithes : la carbonisation de la surface permet de conférer à ces matériaux un caractère hydrophobes tout en respectant un cahier des charges : conservation des propriétés poreuses, une bonne thermorésistance en vue de leur régénération ainsi qu'une dureté élevée permettant une viabilité du produit. Pour ce faire, la méthode Chemical Vapour Deposition a été mise en œuvre : la pyrolyse catalytique non hétérogène a permis de démontrer la faisabilité de cette étude et a conduit à l'élaboration d'un produit SPH 538 E Ac-H présentant une capacité d'adsorption proche du charbon actif et une facilité à désorber les molécules organique. La pyrolyse catalytique a conduit à l'élaboration de nanostructures de carbone sur la bes de catalyseurs d'oxydes métalliques : ces matériaux totalement hydrophobes et parfaitement régénérables présentent des caractéristiques adaptées au domaine analytique. Dans l'optique, d'une éventuelle commercialisation de ces adsorbants hydrophobes, une étude économique permettant d'évaluer le coût de revient de la production de ce produit est présentée.

L’environnement réactif du plasma constitue un outil puissant dans la science des matériaux, permettant la création de matériaux innovatifs et l'amélioration de matériaux existants qui ne serait autrement pas possible.Le plasma fournit simultanément des fluxes de particules chargées, des molécules chimiquement actives, des radicaux, de la chaleur, des photons, qui peuvent fortement influencer les voies d'assemblage à différentes échelles temporelles et spatiales, y compris à l’échelle atomique.Dans cette thèse de doctorat, des méthodes tenant pour base des plasmas micro-ondes ont été utilisées pour la synthèse de nanomatériaux de carbone, y compris graphène, graphène dopé à l'azote (N-graphène) et structures de type diamant.À cette fin, ce travail est lié à optimisation de la synthèse de nanostructures 2D du carbone, comme graphène et N-graphène par la poursuite de l'élaboration et du raffinement de la méthode développée en Plasma Engineering Laboratory (PEL). La synthèse de graphène de haute qualité et en grandes quantités a été accomplie avec succès en utilisant des plasmas d'Ar-éthanol à ondes de surface dans des conditions de pression ambiante. De plus, le N-graphène a été synthétisé par un procédé en une seule étape, de l'azote a été ajouté au mélange d’Ar-éthanol, et par un procédé en deux étapes, en soumettant des feuilles de graphène préalablement synthétisées ont été exposées à un traitement plasma argon-azote à basse pression. Les atomes d'azote ont été incorporés avec succès dans le réseau de graphène hexagonal, formant principalement liaisons pyrroliques, pyridiniques et quaternaires. Un niveau de dopage de 25 at.% a été atteint.Différents types de nanostructures de carbone, y compris du graphène et des structures de type diamant, ont été synthétisées au moyen d'un plasma d’argon en utilisant du méthane et du dioxyde de carbone comme précurseurs du carbone.De plus, des plasmas à couplage capacitif ont également été utilisés pour la fonctionnalisation du graphène et pour la synthèse de nanocomposites, tels que les composites de Polyaniline (PANI)-graphène. Les utilisations potentielles de ces matériaux ont été étudiées et les deux structures ont démontré avoir des attributs remarquables pour leur application aux biocapteurs. / Plasma environments constitute powerful tools in materials science by allowing the creation of innovative materials and the enhancement of long existing materials that would not otherwise be achievable. The remarkable plasma potential derives from its ability to simultaneously provide dense fluxes of charged particles, chemically active molecules, radicals, heat and photons which may strongly influence the assembly pathways across different temporal and space scales, including the atomic one.In this thesis, microwave plasma-based methods have been applied to the synthesis of advanced carbon nanomaterials including graphene, nitrogen-doped graphene (N-graphene) and diamond-like structures. To this end, the focus was placed on the optimization of the production processes of two-dimensional (2D) carbon nanostructures, such as graphene and N-graphene, by further elaboration and refinement of the microwave plasma-based method developed at the Plasma Engineering Laboratory (PEL). The scaling up of the synthesis process for high-quality graphene using surface-wave plasmas operating at atmospheric pressure and argon-ethanol mixtures was successfully achieved. Moreover, N-graphene was synthetized via a single-step process, by adding nitrogen to the argon-ethanol mixture, and via two-step process, by submitting previously synthetized graphene to the remote region of a low-pressure argon-nitrogen plasma. Nitrogen atoms were usefully incorporated into the hexagonal graphene lattice, mainly as pyrrolic, pyridinic and quaternary bonds. A doping level of 25% was attained.Different types of carbon nanostructures, including graphene and diamond-like nanostructures, were also produced by using methane and carbon dioxide as carbon precursors in an argon plasma.Additionally, capacitively-coupled radio-frequency plasmas have been employed in the functionalization of graphene and in the synthesis of Polyaniline (PANI)-graphene composites. The potential uses of these materials were studied, with both showing favourable characteristics for their applicability in biosensing applications.