Les nanoparticules bimétalliques supportées sont des catalyseurs particulièrement attractifs en raison d’une activité et d’une stabilité accrues par rapport à leurs homologues monométalliques. Dans cette thèse des solides à base d'or ont été étudiés en tant que catalyseurs de l'oxydation sélective du glucose en absence de base. Il a été mis en évidence que la variation du ratio molaire entre l’or et le second métal (Pd, Pt, or Cu) a un impact différent sur les performances catalytiques en fonction de la nature du second métal, du support et de la méthode de préparation. Les séries Au-Pd supportés sur TiO2 et préparés par la méthode de sol-immobilisation et Au-Cu supportés sur TiO2 et préparés par la méthode de précipitation-réduction ont montré un effet synergique important, en particulier lorsque le rapport entre les deux métaux était de 1. Ces catalyseurs convertissent sélectivement le glucose en acide gluconique et leur activité a été trouvée supérieure à celle des contreparties monométalliques. L'analyse XPS a démontré que les espèces Au+δ, Pd+2 et CuOH jouent alors un rôle important dans la réaction étudiée en absence de base. Le bismuth en tant que second métal n'a montré aucun effet bénéfique, au contraire du palladium et du cuivre. Les catalyseurs à base d’Au et de Pt supportés sur ZrO2 se sont avérés quant à eux très stables lorsque la teneur en or était inférieure à 0,3% en masse. La nature du support a un impact très important sur le mécanisme de la réaction conduite en absence base sur des catalyseurs à base d’or. La raison réside dans les interactions que ce support développe avec la phase bimétallique favorisant ainsi la formation des espèces actives / The supported bimetallic nanoparticles are particularly attractive catalysts due to the increased activity and stability over their monometallic counterparts. In this thesis, gold-based solids have been studied as catalysts for the selective base-free oxidation of glucose. It has been demonstrated that the variation of the molar ratio between gold and the second metal (Pd, Pt, or Cu) has a different impact on the catalytic performances depending on the nature of the second metal, the support and the method of preparation. TiO2 supported Au-Pd series prepared by the sol-immobilization method and Au-Cu series prepared by the precipitation-reduction method showed a significant synergistic effect, particularly when the ratio of the two metals was 1. Under the reaction conditions used (T = 60 °C or 80 °C, P = 5 bar air, t = 5 h), these catalysts selectivity to gluconic acid and their activity was found to be greater than that of monometallic counterparts, especially when the catalyst is supported on TiO2. XPS analysis showed that the Au+δ, Pd+2 and CuOH species played an important role in the base-free reaction. Bismuth as the second metal showed no beneficial effect, unlike palladium and copper. The Au-Pt catalysts supported on ZrO2 proved to be still active when the gold content was less than 0.3 wt.%. Ultimately, the nature of the support has a very important impact on the mechanism of the base-free reaction conducted on gold-based catalysts (formation of H2O2 in situ). The reason lies in the interactions of the support with the bimetallic phase thus favoring the formation of the active species

Les travaux présentés dans cette thèse visent à étudier les interfaces "nanocatalyseur/glucose" et "enzyme/O2" d'une biopile hybride. Dans ce cadre, une nouvelle méthode de synthèse de nanoparticules à base d'or et de platine a été développée. Ces nanomatériaux ont été caractérisés par différentes méthodes physicochimiques pour connaître leur taille, leur morphologie et leur dispersion dans un substrat carboné (Vulcan XC72R). La surface active de chaque électrode a été déterminée par voltammétrie cyclique et par CO stripping. Il a été montré que dans les catalyseurs AuxPty, l'or a un effet promoteur sur le platine vis-à-vis de l'oxydation du glucose. Le catalyseur Au70Pt30 présente la meilleure activité catalytique. L'étude par spectroélectrochimie a permis de déterminer que la B–gluconolactone est le produit primaire de l'oxydation du glucose qui procède à bas potentiel par la déshydrogénation du carbone anomérique sur le platine. La réaction de réduction de O2 a été catalysée par une enzyme, la bilirubine oxydase (BOD). Pour faciliter le transfert électronique, deux médiateurs : ABTS et un complexe d'osmium ont été encapsulés avec l'enzyme dans une matrice de Nafion® pour créer les interfaces : BOD/ABTS/O2 et BOD/Os/O2. L'étude voltammétrique des deux médiateurs en milieu tampon phosphate a révélé deux systèmes quasi-réversibles avec des potentiels apparents proches du potentiel redox du site T1 de la BOD. Bien que difficilement comparables en termes de densité de courant au catalyseur constitué de nanoparticules de platine, les cathodes enzymatiques permettent de catalyser à quatre électrons la réduction de O2 à des potentiels très proches du potentiel de Nernst. / The work developed in this thesis concerns the study of the behavior of redox reactions at the interfaces "nanocatalyst/glucose" and "enzyme/O2" for a hybrid Biofuel Cell. In this framework, a novel synthesis method of based gold and platinum nanoparticles has been achieved. These synthesized nanomaterials were characterized by different physicochemical techniques to determine their size, morphology and their dispersion in Vulcan XC72R used as substrate. The active surface area of each electrode material was determined by cyclic voltammetry and CO stripping. It has been shown that in the bimetallic catalyst gold promotes platinum activity towards the glucose oxidation. The bimetallic composition Au70Pt30 exhibits the better efficiency. The study by spectroelectrochemistry determined that the B-gluconolactone is the primary product of the glucose oxidation which proceeds at low potential by the dehydrogenation of anomeric carbon on platinum. The reduction reaction of O2 was catalyzed by an enzyme, bilirubin oxidase (BOD). Mediated electronic transfer was performed with two redox mediators, ABTS and an Osmium complex (Os). They have been encapsulated with the enzyme in a Nafion® matrix to construct the interfaces: BOD/ABTS/O2 and BOD/Os/O2. The voltammetric study of the mediators in phosphate buffer revealed two quasi-reversible systems with an apparent potential close to the theoretical potential of the T1 BOD center. Although hardly comparable in terms of current density with the Pt nanocatalyst the O2 reduction is a four electron reaction at the cathodes BOD/ABTS and BOD/Os which deliver an electrode potential close to the Nernst one.