La fonctionnalisation de silices mésoporeuses par des ligands dithiocarbamate et cyclame a été réalisée. La réactivité des solides en milieu aqueux a été étudiée afin d’évaluer leur potentiel pour des applications de type capteurs électrochimiques. La synthèse originale de siloxydithiocarbamates a conduit à une nouvelle voie de préparation de silices fonctionnalisées par greffage direct du dérivé silylé sur le matériau. Des silices mésoporeuses ordonnées ou non (K60, SBA15, MCM41) portant des fonctions dithiocarbamate ont ainsi été obtenues. Des matériaux analogues ont aussi été préparés selon l’unique route décrite dans la littérature (réaction de CS2 sur une silice aminée). L’intérêt de la nouvelle approche proposée est l’accès direct à une silice portant des groupes dithiocarbamate dépourvue d’amines résiduelles, sans altération de sa mésoporosité. De plus, les matériaux ainsi préparés ont des propriétés de complexation accrues envers Hg(II). Trois dérivés du cyclame portant 1, 2 ou 4 bras silylés ont été greffés sur des silices K60 et SBA15. L’augmentation du degré de silylation entraine une stabilité accrue du solide en solution sans s’affranchir du relargage de l’organosilane classiquement observé pour les silices aminées. Ce gain de stabilité s’accompagne d’une baisse de réactivité du matériau, révélant l’existence d’une balance réactivité - stabilité. La fixation de Cu(II) sur la silice est essentiellement limitée par la vitesse de formation du complexe plutôt que la cinétique de diffusion des espèces. Un capteur ampérométrique sélectif de Cu(II) a été mis au point grâce aux propriétés complexantes de ces silices incorporées au sein d’électrodes à pâte de carbone. / Dithiocarbamate- and cyclame-functionalized mesoporous silicas have been prepared and characterized. Their reactivity in aqueous medium has been investigated to evaluate their potential use as electrochemical sensors. A novel one-step route towards dithiocarbamate-silicas has been developed thanks to the original synthesis of siloxydithiocarbamate precursors. This is based on the direct grafting of the precursor onto the silica surface. Mesoporous silicas (ordered or not, i.e., K60, SBA15, MCM41) functionalized with dithiocarbamate moieties have thus been obtained. Analogous materials have also been prepared according to the sole two-step procedure available to date in the literature (reaction of CS2 onto an amino-silica). The interest of the proposed approach compared to the one previously reported is to access undamaged dithiocarbamate-modified silicas, free of remaining amino groups, displaying better efficiencies for Hg(II) uptake. Three cyclam derivatives bearing 1, 2 or 4 silylated arms have been grafted onto mesoporous silicas (K60 and SBA15). Increasing the silylation degree improves the material stability in aqueous medium without preventing the leaching of the organic moiety usually observed for amino-silicas. Higher stability of the material, poorer reactivity towards protons and Cu(II) binding have been noticed. Cu(II) uptake process seems to be rate-limited by the kinetics associated to complex formation rather than mass-transfer rates into the porous matrix. Incorporation of these materials into carbon paste electrodes has led to a selective amperometric sensor for Cu(II).

L’interface entre deux solutions électrolytiques immiscibles (ITIES) peut agir comme un support pour l’assemblage de nanoobjets. Cela présente de nombreux avantages : les particules ne requièrent pas d’ingénierie particulière pour leur obtention, peuvent s’assembler dans des conditions qui leur sont propres, sont pratiquement non dégradables et facilement renouvelables. Les recherches actuelles portent tant sur leur utilisation potentielle en tant que plateformes pour des appareils optiques ajustables, pour des capteurs ou encore pour de la catalyse. L’adsorption de nanoparticules de silice, dense ou mésoporeuse, à l’interface liquide-liquide a été étudiée par voltammétrie en courant alternatif. L’interaction des nanoparticules de silice avec le bleu de méthylène et l’éosine B a été étudiée par voltammétrie cyclique et spectrophotométrie. Les constantes thermodynamiques d’adsorption du bleu de méthylène ont été déterminées à 1.66 105 et 3.68 103 sur les particules de silice dense et mésoporeuse respectivement. La variation de constante entre les deux types de silice repose essentiellement sur leur état d’ionisation respectif. L’énergie de Gibbs de transfert entre phase liquide est modifiée de 8.9 kJ mol-1 en présence de nanoparticules denses ce qui donne des indications sur le mécanisme de transfert du bleu de méthylène en présence de nanoparticules. Mettant à profit l’aptitude de la silice à accumuler le bleu de méthylène et à s’adsorber sur l’interface liquide il nous a été possible d’améliorer la sensibilité de la détection électrochimique. L’éosine B n’a aucune interaction avec les particules de silice. Nos efforts ont ensuite porté sur l’amélioration de la sélectivité du transfert électrochimie par l’utilisation de nanoparticules de silice à empreinte moléculaire. Des nanoparticules de silice dense à empreinte moléculaire de Diclofénac (DIN) ont été synthétisées. Cette molécule est un anti-inflammatoire non stéroïdien très largement utilisé et figurant sur la liste européenne des polluants émergents. Les constantes d’affinité du Diclofénac pour les DIN et les particules équivalentes sans empreinte sont de 7.47 108 et 2.96 107 respectivement ce qui démontre clairement la présence d’empreintes ayant une forte affinité pour le diclofénac au sein des particules. Des molécules analogues (Diclofénac acide, Aceclofenac, acide 4 phenyl-azo benzoique) ont été testées et ont une affinité faible pour les DIN. En électrochimie, l’ajout de DIN bloque le transfert de Diclofénac à l’interface liquide-liquide / The interface between two immiscible electrolyte solutions (ITIES) can act as a scaffold for the assembly of nanometer-sized objects. The assembly of nanoparticles at liquid-liquid interfaces has numerous advantages – the nanoparticles do not require engineering, can assemble given proper conditions, are practically non-degrading and easily renewable. Research is ongoing into their use as a platform for tunable optical devices, sensors and catalysis. The adsorption of both dense and mesoporous silica nanoparticles at the ITIES was studied by AC voltammetry. Their interactions with methylene blue (MB+) and Eosin B (EB-), selected as a model ions, were studied by cyclic voltammetry and UV/Vis absorption spectroscopy. The thermodynamic constants of adsorption of MB+ were found to be 1.66 105 and 3.68 103 onto dense and mesoporous silica nanoparticles respectively. The difference of adsorption constants for the two types of silica was explained by their differing ionisation states. The Gibbs energy of transfer of MB+ is shifted by -8.9 kJ mol-1 in the presence of dense silica nanoparticles, giving some insights to the transfer mechanism of MB+ in presence of nanoparticles. Combining the ability of silica to adsorb onto the ITIES and their affinity for MB+, MB+ was accumulated at the ITIES and so an increase in sensitivity of electrochemical detection was achieved. Eosin B demonstrated no affinity for the silica nanoparticles and its transfer at the ITIES was not influenced by their presence. Next the focus was placed on improving the selectivity of the interaction by synthesising imprinted silica nanoparticles, more specifically, Diclofenac-imprinted dense silica nanoparticles. This drug was chosen as it is a commonly used nonsteroidal anti-inflammatory drug which has been placed on the European watch list of emerging pollutants. The thermodynamic constants were calculated as 7.47 108 for Diclofenac-imprinted silica and only 2.96 107 for non-imprinted silica. Thus the presence of imprint cavities greatly influences the affinity of diclofenac for the silica nanoparticles. The analogues of Diclofenac (Aceclofenac, Acid diclofenac, 4-phenyl azo benzoic acid) were shown to have a very limited affinity for the imprinted particles. Electrochemical experiments at the liquid-liquid interface revealed that the diclofenac transfer is blocked by the presence of imprinted particles

Ce travail traite du rôle joué par les fonctions de surface sur le transport et le piégeage de cations alcalins en présence d'eau, dans des SBA-15 fonctionnalisées. Il s'agit aussi d'étudier les effets de confinement sur la thermodynamique de l'eau adsorbée. La première étape a consisté à synthétiser les différentes SBA-15, contenant des groupements fonctionnels acides du type PO(OH)2, SO3H, COOH ainsi que leurs équivalents alcalins contenant du Li, Na, K ou Rb. Les solides obtenus ont été caractérisés à l'état sec par DRX, adsorption-désorption de N2 et par RMN du solide, afin de rendre compte respectivement de l'organisation du réseau poreux, des caractéristiques texturales et de la structure locale des motifs organiques. Puis, nous avons étudié ces solides en présence d'eau adsorbée. Nous avons mis en évidence l'instabilité des solides alcalins contenant des ions Na+, K+ et Rb+. Nous proposons également une étude thermodynamique de la fusion de l'eau confinée par DSC, pour laquelle nous montrons que déplacement de la température de transition solide/liquide de l'eau adsorbée dépend de la taille des pores. Ensuite, nous avons analysé les dynamiques ionique et moléculaire de l'eau confinée par Spectroscopie d'Impédance Complexe (SIC) et par diffusion quasi-élastique des neutrons (QENS). L'étude par SIC nous a permis, pour les solides acides, de révéler une conduction protonique selon un mécanisme de Grötthus, et de montrer une dépendance entre les valeurs de conductivité et le pKa des fonctions acides. Finalement par QENS, nous avons observé deux régimes de mobilité des protons, de part et d'autre de 220K, que nous avons associés à des populations différentes de protons. / This work deals with the role played by the functions of surface transport and trapping of alkali cations in the presence of water in SBA-15 functionalized. It is also to study the effects of confinement on the thermodynamics of the adsorbed water. The first step was to synthesize the different SBA-15 containing acidic functional groups of type PO (OH) 2, SO3H, COOH and alkali equivalents containing Li, Na, K or Rb. The solids obtained were characterized in the dry state by XRD, N2 adsorption-desorption and solid state NMR, respectively, to reflect the organization of the pore network, and textural characteristics of the local structure of organic patterns. Then, we studied the solid presence of adsorbed water. We have highlighted the instability of solids containing alkali ions Na +, K + and Rb +. We also study the thermodynamics of melting of water confined by DSC, for which we show that displacement of the transition temperature of solid / liquid water adsorbed depends on the pore size. Then, we analyzed the ionic and molecular dynamics of water confined by Complex Impedance Spectroscopy (CIS) and by quasi-elastic neutron scattering (QENS). The CIS study allowed us, for strong acids, reveal a proton conduction mechanism in a Grotthus, and show a dependence between conductivity values and the pKa of the acid functions. Finally by QENS, we have observed two regimes of mobility of protons, on both sides of 220K, which we associated with different populations of protons.

L'objet de cette thèse a été l'étude de la structuration et de la fonctionnalisation de matériaux hybrides organiques-inorganiques par le procédé sol-gel.La synthèse et la caractérisation de nouvelles membranes à conduction protonique, pour pile à combustible à membrane échangeuse de protons, ont été réalisées dans la première partie. Des membranes hybrides à base de polyéthylène glycol hautement fonctionnalisées par de l'acide sulfonique ont été synthétisées et caractérisées d'un point de vue physicochimique et conductivité protonique. Elles présentent des bonnes propriétés mécaniques, une stabilité chimique suffisante et une conductivité protonique pertinente pour être utilisées comme électrolyte dans les piles à combustible à membrane échangeuse de proton.Dans une seconde partie, nous avons développé des matériaux hybrides mésoporeux et multifonctionnalisés dans les pores en présence de tensioactif de type copolymère block non-ionique (P123). Deux sondes ont été utilisées pour cette étude: la capacité d'échange protonique et le contrôle de la croissance des nanoparticules d'or dans les pores. / The aim of this work was focused on the structuration and the functionalization of organic-inorganic hybrid materials by the sol-gel process.The synthesis and characterization of new proton conductive membranes for fuel cell proton exchange membrane (PMFC), was prepared in the first part. Hybrid membranes based on polyethylene glycol highly functionalized with sulfonic acid have been synthesized and characterized through a physicochemical and proton conductivity. They have good mechanical properties, a sufficient chemical stability and a performant proton conductivity to be used as an electrolyte in fuel cell proton exchange membrane.In the second part, we have developed hybrid mesoporous materials with porous multifunctionalized in the presence of surfactant nonionic block copolymer (P123). Two probes were used for this study: the proton exchange capacity and the control of the growth of gold nanoparticles in the pores.

Un système hétérogène lyophobe est constitué d'un matériau mésoporeux et d'un liquide non mouillant vis-à-vis de ce matériau. En exerçant une pression externe sur le système, on peut forcer le liquide à pénétrer dans les pores puis à en ressortir en diminuant cette pression. L'hystérésis de pression qui en résulte est significative d'une dissipation d'énergie qui peut être utilisée pour des applications d'amortissement bien spécifiques recherchées par l'industrie spatiale. Comprendre les phénomènes physiques qui régissent l'intrusion et l'extrusion de liquide dans des pores de taille nanométrique, ainsi que caractériser l'influence de la température et de la vitesse sur le système sont les principaux objectifs de cette étude. Un dispositif d'essais original a donc été conçu pour réaliser des cycles d'intrusion/extrusion, employant différents liquides et silices mésoporeuses, à des fréquences variant de 0.01 à 20 Hz et des températures comprises entre 20 et 80°C. Ces essais ont prouvé que le système eau/silice mésoporeuse hydrophobe fonctionne jusqu'à 20 Hz. Des théories de thermodynamique macroscopique (théorie de capillarité et modèle de nucléation) ont été utilisées pour expliquer les mesures expérimentales. L'accord expériences/théorie, très bon, a notamment montré la nécessité de prendre en compte la tension de ligne dans l'énergie de nucléation nécessaire à l'extrusion. Une valeur de la tension de ligne de l'eau a ainsi été déterminée expérimentalement.

Des nanoparticules d'or dispersées dans un carbone mésoporeux CMK-n (n = 1,3 et 8) ont été obtenues par une méthode originale qui consiste à répliquer des silices mésoporeuses dans lesquelles les particules d'or ont été préalablement formées. La taille des particules d'or est plus petite lorsque la surface de la silice est fonctionnalisée par un thiol (MPTMS) (dAu ~ 2 nm) que par un ammonium (TPTAC) (dAu ~ 6 nm). La taille des particules d'or dans les répliques peut être contrôlée à la fois par la température de calcination du moule et par la température de pyrolyse de la source de carbone. Bien que les répliques carbonées soient beaucoup mieux dispersées dans le milieu réactionnel apolaire que les moules siliciques correspondants, elles sont moins actives dans les oxydations aérobies du cyclohexène et du trans-stilbène en phase liquide. Les meilleures performances dans l'oxydation de ces deux molécules ont été obtenues sur les répliques pyrolysées à 750°C et contenant des particules d'or de taille moyenne d'environ 2 nm. Les très petites particules sont moins actives, probablement parce qu'elles sont complètement enrobées par du carbone, donc inaccessibles. Les performances catalytiques de nos répliques ont été comparées avec celles d'un catalyseur Au/CMK-3 préparé par dépôt colloïdal sur un carbone mésoporeux pré-formé. Les résultats montrent que nos catalyseurs sont beaucoup moins actifs que celui préparé par dépôt colloïdal, car la majorité des particules dans nos répliques sont recouvertes par du carbone. L'inaccessibilité des particules aux gaz a été confirmée par une mesure de chimisorption d'hydrogène sur un catalyseur Pt/CMK-3 préparé par une méthode identique.

Les usines de l’amont du cycle du combustible nucléaire, génèrent des effluents industriels faiblement chargés en uranium. La récupération de l’uranium de ces effluents vise à les décatégoriser (diminution de la radioactivité) et à valoriser l’uranium recyclé. L’acide sulfurique est majoritairement utilisé dans l’amont du cycle du combustible. Dans ces conditions, l’uranium est sous forme de complexes de sulfates d’uranyles qu’il convient d’extraire sélectivement vis-à-vis d’ions compétiteurs comme le Mo ou le Fe. Plusieurs procédés peuvent être envisagés : précipitation, extraction liquide-liquide et extraction sur supports solides. Cette dernière technique est particulièrement attractive pour des solutions faiblement chargées en uranium : elle est éco-responsable (évite la manipulation de solvants organiques), les procédés sont compacts et nécessitent peu de manipulations (i.e. extraction sur lit fixe). Parmi les supports solides à forts potentiels, les silices mésoporeuses occupent une place de choix de par leur grande surface spécifique, leur facilité de synthèse et leur facilité de caractérisation.Cette thèse se propose d’évaluer l’extraction d’uranium en milieu sulfurique par l’utilisation de silices hybrides mésoporeuses au sein desquelles sont greffées des molécules extractantes sélectives. Dans un premier temps, différentes molécules extractantes ont été sélectionnées, synthétisées puis greffées sur une silice commerciale afin d’évaluer les propriétés extractives de ces différentes familles d’extractant. Les N,N-carbamoylalkylphosphonates ont été identifiées comme étant des molécules intéressantes en terme de propriétés extractives. De plus, cette étude souligne la nécessité d’avoir un monoacide sur le groupement phosphonate et montre l’importance des chaines alkyles aussi bien sur le phosphonate que sur le groupement amide. A la suite de ce travail, l’impact du diamètre de pore des supports de silice sur la configuration de la partie organique greffée et sur les propriétés d’extraction de l’uranium a été mis en évidence. Une gamme de porosité (entre 3 et 20 nm) pour laquelle les matériaux hybrides sont homogènes et présentent une bonne efficacité d’extraction a été identifiée. Pour parfaire la compréhension des mécanismes d’extraction via les supports hybrides, une étude paramétrique (pH, force ionique, présence d’éléments compétiteurs) a été menée en parallèle d’analyses spectrométriques (EXAFS, FT-IR, Raman, DRX). Ces techniques ont permis de proposer un mécanisme d’extraction au sein du solide impliquant deux diamido-phosphonates par uranyle. Les résultats obtenus à l’échelle moléculaire sont en accord et confortent les propriétés macroscopiques observées lors de l’analyse paramétrique. / Nuclear industries are perpetually looking for technical, economic and environmental progresses. Important volumes of acidic waste are generated by nuclear plants of the front end. The extraction of uranium from these solutions is required to decontaminate effluents (decrease of the radioactivity) and value uranium (reincorporation in the cycle). Uranium leaching is mostly achieved using sulfuric acid leading to the production of aqueous effluents that contain a large grade of sulfate complexes. In such conditions, uranyl sulfate complexes constitute the predominant uranium species in solution and its extraction represents a real scientific and technological challenge. Commonly, precipitation, solvent extraction or solid phase extraction are used. The last one is particularly adapted for low grade solutions due to it weak environmental footprint (no solvent are handling) and the facility of the process involved (i.e. fixed bed column). Among the available solid-phase extraction candidates, hybrid mesoporous silicas get a crucial part. They develop a very high specific surface areas and a driven porosity which give them a high potential of extraction capacities.In this manuscript the tailoring and the evaluation of hybrid mesoporous silicas have been investigated. Firstly, the work focus on the organic part grafted by post-synthetic pathway, the N,N-dialkylcarbamoylphosphonate based molecules have been identified to get interesting extraction properties. This study emphasizes that acid groups are required and that alkyl substituents get a real importance in the extraction efficiency. On the second hand, the role of pore size has been investigated. The results obtained disclosed that pores size diameters directly impact the grafting ratio as well as the homogeneity of the material: (1) materials with a pore size below 3 nm are heterogeneously functionalized due to steric issues, (2) a homogeneous organic monolayer grafted onto the silica skeleton occurs when the pore size ranges from 3 nm to 20 nm and (3) functionalization of material having pore size above 30 nm results in an organic multilayer covalently linked to the surface. The organic self-organization drives the extraction efficiency, only monolayers lead to promising results. At the saturation state, two molecules are required to extract one uranyl ion. To describe the molecular scale of the uranyl complex onto the solid, the local structure has been investigated by a parametric study and spectroscopic techniques (IR, EXAFS and DRX). Results reveal that two diamido-phosphonates are involved in the uranyl extraction. By this work, it is shown how the molecular scale helps to understand the macroscopic phenomena.Finally, continuous extraction in a fixed bed column confirms the extractive properties obtained in batch mode experiments and points out the potential of such material to be reused several times without any damages.

Face à la masse croissante de données, le stockage d'informations est devenu un enjeu d'importance capitale. Dans le domaine de l'adressage magnétique de l'information, la découverte de complexes de coordination se comportant comme des aimants classiques a réellement suscité un vif intérêt. Ces aimants moléculaires (Single-Molecule ou Single-Chain Magnet) montrent des hystérésis magnétiques leur conférant un effet de mémoire, laissant entrevoir la possibilité d'adresser un bit d'information à une molécule. Ainsi, la conception et l'étude des propriétés physiques de nouveaux composés à base d'aimants moléculaires sont devenues le centre de nombreux travaux de recherche à travers le monde. La mise en forme de ces objets en vue d'applications futures dans des dispositifs technologiques est également un sujet en plein essor. Dans le contexte actuel, le travail présenté ici reprend ces deux aspects. Une première partie est dédiée à l'organisation unidimensionnelle d'aimants moléculaires dans des silices mésoporeuses de type MCM-41 et SBA-15. Le travail présenté montre clairement toutes les difficultés de conception et d'étude de tels matériaux hybrides magnétiques. Les premiers résultats obtenus indiquent que les molécules-aimants sont détruites lors de l'insertion dans la silice. Toutefois, la mise en place d'un protocole de synthèse et de caractérisation efficace de tels matériaux est très positive et laisse la voie ouverte à de nombreuses nouvelles recherches dans ce domaine. La deuxième partie concerne la synthèse de nouveaux aimants moléculaires et leur utilisation pour former des réseaux de coordination 1D et 2D. La stratégie employée a permis l'obtention de nouvelles molécules-aimants dont l'étude magnétique a révélé des phénomènes quantiques rares tels les interférences de phases ou l'"exchange-bias quantum tunnelling". Egalement sept réseaux unidimensionnels et deux composés bidimensionnels ont été synthétisés. L'étude détaillée des propriétés magnétiques de trois de ces réseaux unidimensionnels composés de molécules-aimants en interaction antiferromagnétique, a montré des comportements très intéressants. D'une part, pour la première fois la relaxation lente de l'aimantation a été mise en évidence dans des composés antiferromagnétiques. D'autre part, fait encore inédit, l'analyse de cette relaxation montre clairement la polydispersité en taille des chaînes. L'étude préliminaire des propriétés magnétiques des autres réseaux de molécules-aimants permet d'ores et déjà de montrer qu'ils possèdent des comportements atypiques.

L'influence de paramètres de synthèse et de traitements post-synthèse sur le caractère hydrophobe/hydrophile de silices mésoporeuses organisées (SMO) de type SBA-15 a été étudiée. Ainsi nous avons montré que la durée du mûrissement peut être réduite à la durée nécessaire à la précipitation. La température, l'agitation et la durée de synthèse modulent la morphologie des particules et des agrégats. Le mode de chauffage, la présence d'un sel inorganique et le rapport silice/tensioactif ont un effet sur la structure et la texture du matériau. Concernant les traitements post-synthèse, nous avons considéré l'élimination de l'agent structurant et la fonctionnalisation par greffage. Le taux de silanols diminue suite au vieillissement mais surtout après calcination : cette étape efface les différences en termes de teneur en silanols. C'est la raison pour laquelle une nouvelle méthode d'élimination du tensioactif efficace (dès 300 °C) et rapide (dès 15 min) a été mise en œuvre : la calcination à l'aide d'un four à induction conduit à un matériau avec des propriétés structurales, texturales et une teneur en silanols supérieures à celles d'une SMO de type SBA-15 calcinée par la méthode conventionnelle. La calcination par induction a également été appliquée avec succès sur différents types de SMO telles que la SBA-16 et la MCM-41. Ensuite, l'influence des caractéristiques initiales de la SMO sur la fonctionnalisation par un greffage post-synthèse a été étudiée. Une SMO de type SBA-15 plus hydrophobe a été obtenue avec un greffon possédant une seule fonction condensable. La teneur initiale et probablement l'accessibilité des silanols ont un impact significatif sur le taux de greffage.

Dans cette étude, nous avons cherché à développer de nouvelles formulations pour améliorer la stabilité thermique et le comportement au feu de trois matrices polymères de grande diffusion: le polyéthylène (PE), le polystyrène (PS) et le polyamide 66 (PA66). Le système intumescent employé consiste à combiner des retardateurs de flammes classiques (polyphosphate d’ammonium (APP) et pentaérythritol (PER)) avec une faible quantité de nanooxydes métalliques dont les propriétés auraient été ajustées sur mesure de façon à améliorer la compatibilité du mélange à l’état fondu, ou encore pour changer le mécanisme de dégradation d’un point de vue chimique (effets catalytiques) ou physiques (effet barrière, viscosité etc…). Une partie importante de cette étude a donc été d’abord consacrée à la synthèse d’oxydes à morphologie, porosité, structure ou fonctionnalités particulières. A cet égard, les silices mésoporeuses possèdent l’avantage de présenter des surfaces spécifiques élevées (700-1400 m²/g) et une taille de pores compatible avec les chaines polymères. En adaptant les conditions de synthèse, nous avons cherché à établir des relations entre certains paramètres relatifs aux silices préparées (tels que la (1) surface spécifique (2) la taille des particules (3) la taille des pores (4) la morphologie et (5) le type de structure (en général SBA-15)) sur la stabilité thermique et le comportement au feu du polyéthylène. Préalablement, les propriétés texturales, structurales et chimiques de ces silices ont été caractérisées par porosimétrie à l’azote à 77K, DRX et FTIR. Globalement, les améliorations apportées par les silices mésostructurées restent modestes par rapport à celles induites par les RF classiques seuls et ceci particulièrement pour les polymères non charbonnants (PE et PS). Ceci est dû probablement à la très grande disparité des teneurs respectives en silice et RF dans les composites testés (1 et 24% en masse, respectivement). L’effet du taux de silice SBA-15 (0,5-10wt%) à taux de charge constant et égal à 25% massique a été également étudié pour les trois matrices polymères. Les valeurs maximales d’IOL (indice limite d’oxygène) sont toujours obtenues pour 1-2% de SBA-15. Les modifications de surface des silices SBA-15 par greffage des différentes fonctions organiques (CTAB, amine, thiol, phénol, phosphonate, acide benzoïque et diphénylphosphate), inorganiques (aluminium, acide phosphorique et acide tungstophosphorique) ou métalliques (cuivre, nickel) ont fait l’objet de caractérisations poussées afin d’évaluer la quantité et la stabilité thermique des espèces greffées ainsi que la nature des liaisons de surface. D’autres types de nanooxydes synthétiques (aluminophosphates, phosphate de zirconium et nanotubes de type titanates) ou commerciaux (CeO2, ZrO2, CeZr et CePr) ont également été étudiés. La plupart de ces échantillons a montré un effet légèrement positif sur la stabilité thermique et le comportement au feu des polymères. De point de vue mécanistique, les analyses réalisées en Py-GC-MS montrent que les oxydes greffés par des acides catalysent la transformation des alcènes et des diènes issus de la décomposition du PE en aromatiques. En présence de SBA-15, l’analyse des résidus carbonés (par DRX, FTIR) montrent la formation de nouvelles phases cristallines phosphosiliciques qui renforcent la couche protectrice. Les phases condensées et gazeuses de quelques formulations performantes en IOL ont été analysée par cône calorimètre et microcalorimètre (PCFC). La substitution d'une fraction d'APP/PER par de la silice SBA-15 a un effet plus marqué sur la stabilité thermique et le comportement au feu de la matrice PA66 (IOL= 48,5 (+10 par rapport au PA66/APP/PER), comparé aux matrices PE (IOL=25 (+0,5 par rapport au PE/APP/PER) et PS (IOL= 24,1 (+0,8 par rapport au PS/APP/PER). De plus, la fonctionnalisation [...] / In this study, we have tried to develop new formulations to improve the thermal stability and fire behavior of three polymer matrices widely used: the polyethylene (PE), the polystyrene (PS) and the polyamide 66 (PA 66). The intumescent system used consists to combine a classical flame retardants (ammonium polyphosphate (APP) and pentaeryhthritol (PER)) with a small amount of nanooxides whose properties can be adjusted in order to improve the compatibility of the melting mixture, or to change the degradation mechanism by a chemical (catalytic effect) or physical (insulating layer, viscosity, etc …) process. The total amount of additives has been set at 25wt%. An important part of this study was consecrated to the synthesis of oxides with different morphologies, porosities, structures and functionalities. In this regard, the mesoporous silica has an advantage of having a high surface area (700-1400 m²/g) and a pore size compatible with the polymer chains. By adapting the synthesis conditions, we have aimed to correlate between some parameters related to the prepared silicas (such as (1) the specific surface area (2) particle size (3) pore size (4) morphology and (5) the type of structure (usually SBA-15)) on the thermal stability and fire behavior of different polymer matrices. A comprehensive study has been conducted globally, regardless of the matrix, that the improvements provided by the mesostructured silicas are modest compared to those elicited by classical FR. However, the fire behavior has been improved (particularly LOI) by combining APP/PER system with 1-2wt% of SBA-15. The surface modification of SBA-15 by grafting a different organic functions (CTAB, amine, thiol, phenol, phosphonate, benzoic acid and diphenylphosphate), inorganic species (aluminum, phosphoric acid and tungstophosphoric acid) or metals (copper, nickel) have been the subject of an advanced characterizations in order to assess the amount and the thermal stability of the grafted species, well as the nature of the surface bonds. Other types of synthetic nanooxides (aluminophosphates, zirconium phosphate and titanate nanotubes) or commercial (CeO2, ZrO2, CeZr and CePr) have been also studied. Most of these particles in combination with APP/PER system have shown a slightly positive effect on the thermal stability and fire behavior of polymers. In mechanistic terms, the nanooxides have mainly an effect on enhancing the barrier effect. The analyses carried out by Py/GC/MS showed that the grafted oxides by acidic species catalyze the conversion of alkenes and dienes (resulting from the decomposition of PE) to aromatics. In the presence of SBA-15, the analysis of char (by XRD and FTIR) shows the formation of new crystalline phases which enhance the protective layer.