Les sites actifs de l’époxydation des alcènes dans les catalyseurs au titane supporté sur silice sont des ions Ti(IV) isolés. La stratégie d’isolation de site adoptée ici consiste à greffer l’isopropoxyde de titane par réaction avec les groupements silanol de surface dont la densité est diminuée par « capping » chimique remplaçant le traitement thermique usuel, très énergivore. La technique du pochoir moléculaire à motifs périodiques (PMP) a été appliquée pour forcer l’isolation de site. Dans les silices poreuses mesostructurées par un tensio-actif, c’est ce dernier, partiellement extrait, qui génère l’effet PMP lors du capping. Son élimination à l’étape suivante libère des îlots de groupements silanol sur lesquels sont greffés les ions Ti(IV). Une étude spectroscopique quantitative menée en parallèle par FT-IR et par RMN du solide du 29Si démontre que le pochoir organique inverse formé de groupement organosilyls greffés est conservé à toutes les étapes de synthèse. La spectroscopie UV en corrélation avec l’activité catalytique en époxydation du cyclohexene montent que ces surfaces originales favorisent un nombre beaucoup plus grand de sites mononucléaires isolés que les surfaces de silice non modifiées. La démonstration est faite avec une fonction de capping dipodale, 1-2-ethanebis(dimethylsilyl) (EBDMS), beaucoup plus stable que le monopodal classique, trimethylsilyl (TMS). Par ailleurs, le pochoir organique inverse issu du TMS ou de EBDMS voit sa stabilité augmentée par traitement thermique tout en préservant son effet dispersant pour le titane. Pour ce faire, un suivi quantitatif de la décomposition des organosilanes greffés a été réalisé par RMN du solide du 29Si. Finalement, une description affinée et quantitative du mode de greffage du titane a été réalisée par simulation des spectres UV sur une série de catalyseurs supposant 5 types d’espèces comprenant les sites isolés et les clusters, les derniers se différenciant par leur gamme de taille. / The active sites for epoxydation of alkenes in silica supported titanium catalysts are isolated Ti(IV) ions. The strategy for site isolation consists here to graft titanium isopropoxyde by reaction with surface silanol groups, the density of which is decreased by chemical capping instead of the energy consuming thermal treatment. The molecular stencil patterning technique (MSP) is applied to enforce site isolation. In mesostructured porous silicas, the partly extracted templating surfactant plays the role of a MSP mask during capping. Then, the elimination of the remaining surfactant liberates silanol islands for the grafting of Ti(IV) ions. Quantitative FT-IR and 29Si MAS-NMR studies reveal that the inverse organic stencil made of grafted organosilyls groups is maintained at each synthesis steps. Diffuse reflectance UV spectroscopy in correlation with the catalytic activity in epoxidation of cyclohexene show that these original surfaces favor the formation of a much larger number of isolated mononuclear sites than the unmodified silica surfaces. The demonstration is obtained using a dipodal organosilyl function, 1-2-ethanebis (dimethylsilyl) (EBDMS) that is much more stable than the classic and monopodal, trimethylsilyl (TMS). Besides, it is shown that the inverse organic stencil (from EBDMS or TMS) is stabilized further by thermal treatment while its dispersive effect on titanium can be preserved. The proof relies on a quantitative 29Si solid State NMR study. Finally, a refined description of the grafting mode of titanium was realized by simulation of the UV spectra of a large series of catalysts assuming only 5 different types of species including isolated species and clusters differentiated by the range of sizes.

Jusqu’à récemment, la plupart des applications des arcs électriques mettaient en oeuvre les propriétés du coeur de la colonne, un effort particulier a donc été effectué pour développer des méthodes de caractérisation de ces zones dont la température moyenne est de l’ordre de 10000 K. Avec le développement de la plasma-chimie, le diagnostic des zones périphériques d’arcs et des décharges hors équilibre est devenu un enjeu primordial. Les méthodes de mesure classiques sont mal adaptées pour cette tâche ; le but du travail présenté dans cette thèse se résume donc au développement et à la validation de techniques de diagnostic adaptées à ces zones, dont la température cinétique n’excède pas 8000 K. Deux méthodes innovantes basées sur l’indice de réfraction, l’ombroscopie quantitative et la déflectométrie moirée, ont été étudiées en détails. Les résultats théoriques ainsi que le traitement des données obtenues ont été validés sur un jet de plasma laminaire d’argon, un modèle parfait de zone périphérique. Pour sonder les décharges hors équilibre, l’utilisation du spectre UV de OH a été aussi envisagée. À cette occasion, un programme de simulation de spectre moléculaire a été développé. L’étude des spectres synthétiques obtenus a permis de mettre au point des méthodes de mesure simples de la température rotationnelle et vibrationnelle pour une large gamme de résolution. Une des méthodes développées a été mise en œuvre sur une décharge à faible intensité de courant. On montre que les résultats obtenus par spectroscopie moléculaire sur le radical OH sont très proches de ceux obtenus à l’aide d’une simulation. / Until recently, most of electrical arcs applications were dealing with the properties of the centre of the plasma column, a large number of works was then done to develop diagnostic techniques dedicated to those area where the mean temperature is about 10000 K. With the emergence of plasma chemistery, the diagnostic of arc’s peripheral areas and un-equilibrium discharges become a goal of prime importance. Classical diagnostic techniques are not adapted to those objects where the maximum temperature is around 8000 K; the principal aim of this work was to develop and check diagnostic techniques. Two inovating techniques based on refractive index, the quantitative shadowgraphy and the moiré deflectometry were studied extensively and checked on a laminar plasma jet, a perfect model of arc’s peripheral area. To probe unequilibrium discharge, the use of UV OH spectrum was considered. At this occasion, a spectrum simulation software was written. The study of synthetic spectra lead to the creation of simple measurement methods of rotationnal and vibrationnal OH temperature for a large range of resolution. Those methods was checked on a low power electric discharge. It can be shown that result from molecular spectroscopy are close to those obtained by simulation.

L’usage excessif des pesticides a entraîné de nombreux effets néfastes sur l’environnement et aussi sur la santé des populations. Il est donc important d’approfondir, nos connaissances sur leur comportement dans toutes les sphères de l’environnement et de mettre en place de nouvelles technologies de dépollution d’effluents chargé en pesticides avant leur rejet dans le milieu naturel. Le travail de cette thèse est situé dans ce contexte. Le premier volet de thèse a été consacré au traitement des solutions aqueuses chargées par deux fongicides (imazalil, thiabendazole), par le procédés d’oxydation électrochimiques directe, afin d’optimiser les différents paramètres expérimentaux de leur dégradation. Ces études confirment l’efficacité du procédé électrochimique dans le traitement des eaux polluées par les pesticides, avec un taux de minéralisation qui dépasse 80%. D’autre part, les résultats obtenus dans ce travail ont montré que la nature du matériel d’anode a une grande influence sur la performance du procédé d’oxydation. Dans la deuxième partie, nous avons étudié la réactivité atmosphérique en phase gazeuse des composés aromatiques hétérocycliques azotés. Ces espèces sont attendues lors de la dégradation des pesticides. Les études cinétiques de ces composés avec l’ozone et les radicaux OH, ont été effectuées dans une chambre de simulation atmosphérique à différentes températures. Les réactions d’ozonolyse de ces composés sont très lentes. Dans le cas de leur réaction avec les radicaux OH, les résultats obtenus montrent que la réactivité atmosphérique de ces composés dépend fortement de leur structure moléculaire. En effet, les composés hétérocycliques aromatiques à 5 atomes présentent une réactivité plus importante vis-à-vis les radicaux OH, par rapport aux composés hétérocycliques aromatiques à six atomes. Par ailleurs, ces études ont montrés que la présence des atomes d’azote dans le cycle aromatique a un effet désactivant sur la réactivité de ces composés avec les radicaux OH. Sur le plan spectroscopique, les spectres d’absorption UV-visibles des composés : 1,2,3 triazole, pyrazole, pyrazine, pyrimidine,et pyridazine, ont été déterminés en phase gazeuse et leurs constantes de photodissociation atmosphérique ont été estimées. Enfin, les données cinétiques et spectroscopiques obtenues ont permis de discuter les implications atmosphériques de ces composés en termes de durée de vie par rapport aux différents processus de dégradation atmosphérique / This work concerns a new insight of treatment of organic pollutants pesticides before their rejection in the natural environment. This phenomenon is increasing dramatically causing many adverse effects on the environment and the health. The first step of this work focused on the treatment of aqueous solution charged with fungicides by direct electrochemical processes. The efficiency of this latter in the treatment of waters polluted by pesticides has been confirmed with a mineralization rate exceeding 80%. In the other hand, the obtained results have ensured that the nature of the anode material is one of the keys and factors having an influence on the oxidation pathway. The second step conducted by absorption spectroscopy and focused on the atmospheric reactivity in the gas phase of nitrogenous heterocyclic aromatic compounds. These species are expected during the degradation of pesticides. The use of an atmospheric simulation chamber at different temperatures allowed us to follow the kinetics of these compounds with ozone and OH radicals. The kinetics of ozonolysis of these compounds is very slow. The molecular structure is the factor, according to the results obtained, controlling the atmospheric reactivity of these compounds in the case of their reaction with OH radicals. Indeed, the 5-atom aromatic heterocyclic compounds have a greater reactivity with respect to the OH radicals, compared with six-membered aromatic heterocyclic compounds. Moreover, according to these studies, the presence of nitrogen atoms in the aromatic ring has a deactivating effect on the reactivity of these compounds with the OH radicals. Spectroscopically, the UV-visible absorption spectra of the compounds 1,2,3-triazole, pyrazole, pyrazine, pyrimidine, and pyridazine were determined in the gas phase and their atmospheric photodissociation constants were estimated. Finally, the kinetic and spectroscopic data obtained made it possible to discuss the atmospheric implications of these compounds in terms of their lifetime with respect to the different processes of atmospheric degradation.

Jusqu'à récemment, la plupart des applications des arcs électriques mettaient en oeuvre les propriétés du coeur de la colonne, un effort particulier a donc été effectué pour développer des méthodes de caractérisation de ces zones dont la température moyenne est de l'ordre de 10000 K. Avec le développement de la plasma-chimie, le diagnostic des zones périphériques d'arcs et des décharges hors équilibre est devenu un enjeu primordial. Les méthodes de mesure classiques sont mal adaptées pour cette tâche ; le but du travail présenté dans cette thèse se résume donc au développement et à la validation de techniques de diagnostic adaptées à ces zones, dont la température cinétique n'excède pas 8000 K. Deux méthodes innovantes basées sur l'indice de réfraction, l'ombroscopie quantitative et la déflectométrie moirée, ont été étudiées en détails. Les résultats théoriques ainsi que le traitement des données obtenues ont été validés sur un jet de plasma laminaire d'argon, un modèle parfait de zone périphérique. Pour sonder les décharges hors équilibre, l'utilisation du spectre UV de OH a été aussi envisagée. À cette occasion, un programme de simulation de spectre moléculaire a été développé. L'étude des spectres synthétiques obtenus a permis de mettre au point des méthodes de mesure simples de la température rotationnelle et vibrationnelle pour une large gamme de résolution. Une des méthodes développées a été mise en œuvre sur une décharge à faible intensité de courant. On montre que les résultats obtenus par spectroscopie moléculaire sur le radical OH sont très proches de ceux obtenus à l'aide d'une simulation.

L'étoile beta Pictoris est à l'heure actuelle la seule étoile de la séquence principale autour de laquelle un disque de poussières a été visualise (1984). L'observation de son spectre visible et ultra-violet a révélé la présence de raies en absorption dues à la partie gazeuse du disque. L'étude de cette partie gazeuse a révélé que les raies observées variaient dans le temps: parfois, des composantes additionnelles en absorption, décalées par effet doppler vers les grandes longueurs d'onde y apparaissent. Ces phénomènes sporadiques ont été reliées à la chute vers l'étoile de petit corps de type comètaire vaporisant des éléments métalliques. La dynamique d'ions métalliques évaporés d'un corps parent a été ensuite etudiée, et une modélisation numerique du comportement d'un nuage de ces ions a été entreprise. La simulation a montré que les observations étaient reproduites par le modèle. De plus, la différence de comportement entre les raies visibles et uv a été expliquée. Des contraintes déduites de la simulation ont alors permis de formuler une hypothèse selon laquelle une planète située dans le disque pourrait par perturbations être responsable de la chute d'objets vers l'étoile. Un modèle fondé sur cette hypothèse a été ensuite développé. La simulation qui en a résulté a permis de montrer que si l'orbite de la planète est suffisamment elliptique, des perturbations sont capables d'envoyer un grand nombre de petits objets vers l'étoile. Il est ressorti de cette étude que l'évolution globale, constatée sur quelques années, des raies de beta Pictoris apparaissait comme une conséquence naturelle du modèle. En poursuivant l'étude théorique de ce disque, nous saurons peut-être s'il constitue le premier exemple de système planétaire découvert en dehors du système solaire

Pour notre travail de thèse, nous avons établi une méthodologie, basée sur la DFT et sa variante dépendante du temps, qui permet l'évaluation efficace et la prédiction rapide des couleurs de différentes familles de colorants carbonylés dans différents environnements. Ainsi, nous sommes capables de fournir des valeurs théoriques très précises pour les énergies de transition des dérivés de l'anthraquinone, de la coumarine et de l'indigo ainsi que du thioindigo. Notre stratégie prend en compte aussi bien les effets de solvatation, dans le cadre d'une modélisation en continuum, que les effets du pH, sur la position de la bande d'absorption maximale du spectre UV/VIS. / The project of the Ph. D. work consists in the elaboration of a theoretical methodology able to evaluate and predict the color of organic dyes (see the List of recent publications for more details). Our methodology takes into account the solvent effects as well as the pH impact on the color of the dyes. The theoretical tools used are the Density Functional Theory (DFT, for ground-state optimization) and the Time Dependent TDDFT for excitation spectra calculations. The solvent effects are taken into account via the PCM (Polarizable continuum Model).