Th. 3e cycle--Méc.--Toulouse 3, 1977. N°: 2082.

Th.--Sci. phys.--Grenoble--I.N.P.G., 1979. N°: DE 60.

Ce travail est focalisé sur la valorisation de la biomasse par la transformation catalytique directe de l’éthanol en propylène. Nous avons étudié différents types de zéolites ZSM-5, des zéotypes SAPO (e.g. SAPO-34) et des catalyseurs mésoporeux (i.e. Siral-1). Les ZSM-5s présentant en majorité une acidité de type Brønsted sont connus pour permettre de contrôler la taille de chaines des produits formés, les SAPOs par leur structure chabazite et les catalyseurs mésoporeux permettent une sélectivité de forme. Les supports bruts ont été criblés pour cerner le rôle de l’acidité et des propriétés texturales. Une ZSM5 (i.e. CBV 5524G) et le Siral-1 ont été choisis pour être modifié par des métaux et subir différents traitements (e.g. post traité, échange au Na, …) permettant de modifier sélectivement les propriétés sus citées. Différentes techniques de caractérisation ont été employées telles que la porosimétrie, la DRX, l’XPS, l’ATG-MS, la RTP-MS, la spectroscopie UV-visible, l’ICP-MS, l’IRTF et la NH3-TPD. Des conditions de réaction ont été optimisées en jouant sur différents paramètres comme le débit du réactif, le débit des gaz inertes, la GHSV, la masse du catalyseur, la température de la réaction et l’activation du catalyseur. Le CBV50 brut présente une sélectivité en propylène de 5%. En ajoutant différents métaux comme le W induit une augmentation de la sélectivité à hauteur de 16%. L’Ag était aussi prometteur mais a entrainé d’une diminution drastique du bilan carbone (43%) suggérant la formation de produits aromatiques non identifiés. Le SAPO-34 de taille nanométrique conduit à une élimination plus rapide des précurseurs aromatiques. De plus, les CBV50 (s) post-traités ont fourni un aperçu de la déshydratation au stade précoce de déshydratation de l’éthanol. / This work is focused on the biomass valorization through the direct catalytic ethanol transformation into propylene. We have studied different types of ZSM-5 zeolites (e.g. CBV 55254G and CBV 3024E), SAPO zeotypes (e.g. SAPO-34) and mesoporous catalysts (e.g. Siral-1). ZSM-5s with relevant Brønsted acidity are known for their product size-tuning effect, SAPOs for their special chabazite structure, and mesoporous catalysts for the prevention of the shape selectivity flaw. Raw supports were screened for their convenience in terms of acidity and textural properties. CBV 5524G and Siral-1 were selected to be impregnated with metals. CBV 5524G was post-treated to induce mesoporosity in its structure. CBV3024E was exchanged with sodium to attenuate its acidity. SAPO-34 was as-synthesized to evaluate the effect of crystallites size. Different characterization techniques were employed as porosimetry, XRD, XPS, TGA-MS, TPR-MS, UV/Vis spectroscopy, ICP-MS, FT-IR and NH3-TPD. Different reaction conditions were optimized as well such as the reactant flow rate, inert gases flow rate, GHSV, catalyst mass, reaction temperature and catalyst activation. Raw CBV50 showed 5% selectivity in propylene at full conversion. Besides, raw Siral-1 (350 °C, 50mg) showed 13% selectivity in propylene (44% ethylene). The addition of W to CBV50 increased the selectivity in propylene into 16%. Ag was also promising but resulted in a very low carbon balance (43%) suggesting the formation of non-identified aromatized products. Nano-sized SAPO-34 revealed a faster removal of aromatic precursors. Further, post-treated CBV 5524Gs provided an insight on the early-stage dehydration of ethanol.

The main concerns of air travel are the operating costs of general aviation aircraft. Hybrid-electric system design provides a great opportunity for future aircraft models to be environmentally friendly. The Hybrid-electric power propulsion system experienced a growing interest driven by determined targets. Electric technologies have proven promising success to achieve a successful result in the near- and long-term. Combining fuel cells and batteries, this technology can enable a significant reduction in fuel consumption, noise, and emissions. Different types of fuel cells and batteries are proposed and discussed during this work. The Cessna C-172 is a candidate to test the combination of the most promising fuel cells and batteries for a hybridization or complete electrification strategy.

Modéliser un système c'est lui trouver une représentation mathématique aussi fidèle que possible. Lorsque ce système est distribué (spatio-temporel), son modèle mathématique usuel est, depuis les années 60, un ensemble d'équations aux dérivées partielles. Depuis une décennie, les automates cellulaires (AC) se présentent comme de bons candidats pour décrire les systèmes distribués. De plus, leur mise en oeuvre est plus aisée. Dans ce travail, on montre que les automates cellulaires peuvent être utilisés pour décrire des systèmes dans le domaine des milieux déformables, tels que les déformations élastiques et thermoélastiques et le contact sans frottement. Les modèles d'automates cellulaires proposés permettent de simuler numériquement quelques propriétés génériques des phénomènes de déformation élastique-thermoélastique et le contact sans frottement tels que le déplacement des particules constituant le solide et l'énergie potentielle fournie. Ces modèles d'AC sont élaborés de telle sorte que la conservation de la masse et de la quantité de mouvement soit vérifiée. La mise en oeuvre de ces modèles est réalisée à l'aide d'un code Matlab.

Dans le contexte d'un stockage de déchets nucléaires en formation géologique profonde, plusieurs matrices de confinement spécifiques des actinides ont été retenues. Deux de ces matrices, les britholites et les solutions solides de monazite / brabantite ont été étudiées au cours de ce travail. L'une des propriétés requises pour assurer leur comportement à long terme résidant dans une forte résistance à l'altération, des expériences de dissolution ont été menées sur des échantillons de monazites (LnIIIPO4 ), les brabantites (CaIIAnIV(PO4)2 : An = Th, U), les britholites (Ca9Nd0,5An0,5 IV(PO4)4,5(SiO4)1,5F2 : An = Th, U. Les expériences menées sous contrôle cinétique de la dissolution ont permis de déterminer les vitesses de dissolution normalisées pour chacun de ces solides dans plusieurs milieux et à diverses températures. L'approche des conditions saturantes, conduisant à l'établissement d'équilibres thermodynamiques, a été menée en utilisant deux approches (qualifiées de sous- et sursaturation). A travers ces études, les diverses phases secondaires précipitant à la surface des échantillons altérés ont été caractérisées et notamment d'une rhabdophane de formulation Nd1-2xCaxThxPO4 , ½ H2O, inédite à ce jour. Cette phase, obtenue en système clos pour des pourcentages massiques en thorium inférieurs à 11%, apparaît métastable. En effet, une prolongation des tests de lixiviation s'accompagne de sa transformation en PHPTH, d'une part et en NdPO4 , ½ H2O d'autre part. Toutes ces phases néoformées sont associées à des produits de solubilité très faibles et peuvent rapidement jouer un rôle protecteur par rapport au matériau initial dans le cadre d'un stockage à long terme, en ralentissant le passage des radionucléides au sein de la solution.

Des travaux de recherche en fermentation liquide ont montré que P. canescens est une souche hyperproductrice de xylanases non contaminées par des activités cellulolytiques et amylolytiques. Selon les scientifiques, lintérêt de lutilisation industrielle de ces hémicellulases dans différents secteurs (particulièrement dans la formulation daliments pour le bétail, en industries des jus de fruits et brassicoles, en amidonnerie, en industrie du papier, en pharmacie, dans les textiles et dans la production du bioéthanol) va croître significativement. Mais le développement de ces enzymes est fréquemment limité par le coût de production. Ce travail sest intéressé à loptimisation de la production des xylanases de P. canescens à partir de matières premières peu coûteuses telles les résidus agro-industriels par fermentation solide, une technique traditionnellement utilisée dans la fermentation des aliments en Asie. Létude a démontré que le tourteau de soja est un bon inducteur de la production des xylanases. La teneur initiale en eau, le pH initial, la température de la culture et laération active influencent la synthèse de l'enzyme. Compte tenu des résultats obtenus à léchelle du laboratoire, la transposition à léchelle industrielle serait facilitée naturellement par de fines épaisseurs de cultures statiques, ce qui réduit de moitié le coût de production comparativement à la fermentation liquide. Les expérimentations ont confirmé que la production de xylanases par P. canescens répondait à des phénomènes dinduction et de répression dépendant du substrat et des conditions physico-chimiques de croissance, et non pas à des phénomènes de régulation de type quorum sensing. Lenzyme sous forme liquide concentrée présente une bonne stabilité pendant six mois sans protection préalable (stérilisation, stabilisation ou inhibition de protéases).

L’alliage germanium-étain est un semiconducteur qui suscite une grande attention en raison de ses propriétés électriques et optiques. L’incorporation de Sn dans le germanium permet d’ajuster la largeur de bande interdite (gap) et d’améliorer la mobilité des électrons et des trous, et pour une quantité suffisante d’étain, le matériau passe d’un gap indirect à direct. Cet alliage est versatile parce qu’il peut être intégré d’une façon monolithique sur le Si, c’est ce qui en fait un matériau idéal dans les domaines de l'optoélectronique à base de silicium. Cette thèse est sur la fabrication et la caractérisation de nanofils cristallins Ge1-xSnx à haute concentration en Sn. Des nouvelles stratégies ont été employées pour fabriquer de nombreux types de nanofils GeSn. Les résultats ont été expliqués en fonction des modèles cinétiques existants. Un nouveau mécanisme de croissance y est décrit: le mécanisme solide-solide-solide – SSS. Il consiste à faire croître des nanofils de GeSn dans le plan du substrat à l’aide de catalyseurs d’étain à une température inférieure au point de fusion de Sn. Quatre modèles de transport de masse sont proposés pour le mécanisme de croissance du SSS. Diverses caractérisations (par exemple TEM et APT) ont été effectuées pour étudier les propriétés physiques, et chimiques des nanofils. / Germanium-Tin alloy is a unique class semiconductor gaining a strong attention because of its significant electrical and optical properties. Sn incorporation in Ge allows straightforward band-gap engineering enabling to enhance the electron and hole mobilities, and for a sufficient Sn amount an indirect-to-direct band-gap transition occurs. Its versatility rises due the possible monolithic integration on Si-platforms making it an ideal material in domains of optoelectronics, and high speed electronic devices. This thesis has focused on the fabrication and characterization of crystalline Ge1-xSnx nanowires with high Sn concentrations. New strategies were designed to fabricate many types of GeSn nanowires. The results have been explained as function of the existing kinetic models. A new growth mechanism was reported (i.e. Solid-Solid-Solid mechanism – SSS), it consists of growing in-plane GeSn nanowires using Sn catalysts below the melting point of Sn. Four mass transport models were proposed for the SSS growth mechanism. Various characterizations (e.g. TEM and APT) were done to investigate the physical and chemical properties of the obtained nanowires.

Les nanofils de silicium (Si) sont des nano-objets à une dimension. Ils font l'objet de beaucoup d'intérêt ces dernières années en raison de leurs bonnes propriétés et leur grand potentiel d'applications. Pour ces applications, il est important de parfaitement contrôler la croissance de ces objets ainsi que leurs dopages. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse est la modélisation de la croissance des nanofils de Si et la métrologie à l'échelle atomique de la composition des nanofils. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié le taux de croissance (longueur) ainsi que l'évolution de la morphologie des nanofils, en particulier l'effet d'effilage. Plusieurs modèles sont proposés selon la nature des nanofils synthétisés via différentes méthodes d'élaboration: Dépôt Chimique en phase Vapeur et Epitaxie par Jets Moléculaires. Les taux de croissance varient selon les méthodes de synthèse. Le modèle reproduit fidèlement les données expérimentales. L'influence des conditions expérimentales sur la morphologie des nanofils est également étudiée dans cette partie. L'objectif de la seconde partie de ce travail est la métrologie des impuretés (catalyseur et dopant) dans les nanofils de Si. Cette étude est réalisée à l'aide de la technique de Sonde Atomique Tomographique (SAT). Cette technique permet une analyse à l'échelle atomique, dans l'espace réel et en trois dimensions de l'objet analysé. Des nanofils synthétisés par différentes techniques telles : la gravure chimique, la méthode Vapeur-Liquide-Solide (VLS) et la méthode Solide-Liquide-Solide (SLS), en utilisant différents catalyseurs de croissance tels Au, In et Sn, sont étudiés. La présence d'atomes des catalyseurs dans les nanofils se trouve être un phénomène général. Un travail sur la métrologie des dopants a également été réalisé. La concentration des dopants et leurs distributions dans les nanofils synthétisé par gravure chimique est inchangée. En revanche, dans les nanofils de Si dopés via un mécanisme de croissance VLS, une structure cœur-coquille avec un cœur sous-dopé et une coquille sur-dopée est observée. Ceci est retrouvé quelque soit la morphologie du nanofil et la nature chimique du dopant. Un modèle basé sur la diffusion latéral (via la surface du nanofil) des dopants est proposé afin de reproduire les profils expérimentaux observés et aussi préciser une voie d'incorporation possible des dopants.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.