La surveillance de la santé humaine et le diagnostic anticipé des cancers (poumon et peau) en analysant le volatolome et en particulier les biomarqueurs présents dans l’haleine ou émis par une zone de peau affectée, est un domaine de recherche émergent. Il s'agit d'une technique non invasive, peu coûteuse, rapide et fiable qui peut être utilisée pour la détection des cancers à ses premiers stades au niveau clinique. Les capteurs de vapeur chémo-résistifs quantiques à base de nanomatériaux (vQRS) peuvent fournir une solution pour développer des nez électroniques (e- nose) à cet effet. La constitution d’une matrice de capteurs performante (e-nose) est nécessaire pour l'analyse de l’haleine ou des COV émis par la peau, car tous deux sont des mélanges complexes de COV incluant différents biomarqueurs. L'objectif de cette thèse était de développer un assortiment de capteurs hautement sensibles et sélectifs pour l'analyse de certains biomarqueurs du cancer du poumon et de la peau. Pour cela, une matrice de senseurs de haute performance a été fabriquée à partir de nanocomposites polymère conducteurs dont l’architecture conductrice construite à base de nanotubes de carbone a été fonctionnalisée par différentes matrices polymères pour en modifier la sélectivité vis-à-vis de différents COV. Dans un premier temps, des mélanges binaires de COV et d'eau ont été analysés avec une matrice de senseurs simple pour évaluer le comportement des capteurs en présence d'humidité. Ensuite, un e-nose plus complexe a été préparé avec neuf capteurs sensibles et sélectifs pour détecter une petite quantité de biomarqueurs du cancer présents dans une grande quantité d'autres COV. Les empreintes gazeuses obtenues à l'aide d'un outil statistique pour les divers mélanges de COV ont permis d'identifier la présence de biomarqueurs. Enfin, différents échantillons d’haleine ont été testés avec le même e-nose. Les échantillons d’haleine ont été recueillis dans différentes conditions et l’e-nose a pu les discriminer efficacement et les situer sur les cartes d’empreintes d’haleines obtenues par analyse statistique. / A Human health monitoring and anticipated diagnosis of cancers (lung and skin) by the analysis of the volatolome and in particular the biomarkers present in exhaled breath or emitted by affected skin area is an emerging area of research. This is a non-invasive, inexpensive, fast and reliable technique which can be used for cancers’ detection in their early stages at the clinical level. Nanomaterials based quantum resistive vapour sensors (vQRS) can provide solutions for developing electronic noses (e-nose) for this purpose. A complex sensors’ array is required for the analysis of exhaled breath or VOC emitted by skin as both of them are complex blend of various VOC biomarkers. The objective of this thesis was to develop highly sensitive and selective sensors for cancer biomarker analysis. Therefore, several high-performance sensors’ arrays have been fabricated based on conducting nanocomposites. The carbon nanotubes used to build the conducting architecture were functionalized with different polymer matrices for tuning their selectivity towards different VOC. Initially, binary blends of VOC and water were analysed with simple sensors’ array to evaluate the sensors behaviour in the presence of moisture. Later, a complex e-nose has been prepared with nine differently sensitive and selective sensors to detect subppm amounts of cancer biomarkers present in a large quantity of other VOC. Fingerprints were obtained using a statistical tool for various biomarkers blends which were able to identify the presence of biomarkers. Finally, exhaled breath samples were tested with the same e-nose. The breath samples were collected in different conditions and the e-nose was able to discriminate the different samples effectively by locating them on the breath maps obtained by a statistical analysis.

L'utilisation d'appareils électroniques est en constante évolution et s'adapte sans cesse aux besoins des consommateurs. Dans le domaine agroalimentaire, ce besoin concerne, entre autres, le développement d'emballages intelligents capables de maintenir l'intégrité des produits de consommation tout au long de la chaîne de froid. C'est pourquoi il y a un intérêt à livrer un dispositif léger, flexible et abordable, capable de détecter des facteurs problématiques à la chaîne de froid. Il est important que ce dispositif contienne un circuit électronique permettant de signaler tous problèmes dans le but de prévenir des dommages irréparables aux produits de consommation. Ce projet de maîtrise porte ainsi sur le développement d'une nouvelle génération de polymères conducteurs autodopés pouvant remplacer les composantes métalliques dans les circuits électroniques imprimés destinés aux emballages intelligents. En ce moment, un inconvénient majeur lié à l'utilisation de plus en plus répandue de l'électronique imprimée est que les matériaux conducteurs utilisés pour ce genre d'applications sont souvent des métaux coûteux, comme l'argent, qui génèrent des déchets polluants à la fin du cycle de vie des dispositifs. Une alternative intéressante pour remplacer les conducteurs métalliques est d'utiliser des polymères conducteurs. C'est pourquoi ce projet de maîtrise se penche sur la synthèse de polymères conducteurs autodopés. Pourquoi autodopés? Parce que l'état de l'art dans le domaine des polymères conducteurs, à l'heure actuelle, est une matrice de deux polymères, soit le poly(3,4- éthylènedioxythiophène) (PEDOT) et le polystyrène sulfonate (PSS). Même si le PSS est nécessaire à la dispersion aqueuse du PEDOT, celui-ci est responsable d'une baisse significative de la conductivité du matériau. Des polymères autodopés par voie acide seraient donc intéressants à étudier dans le but de s'affranchir du PSS et ainsi maximiser les conductivités obtenues et faciliter la mise en œuvre de ces polymères. / The use of electronic devices is constantly evolving and adapting to consumer needs. In the food industry, this need concerns, among other things, the development of intelligent packaging capable of maintaining the integrity of consumer products throughout the cold chain. This is why there is an interest in delivering a lightweight, flexible and affordable device capable of detecting problematic factors in the cold chain. It is important that this device contains an electronic circuit that can signal any problems in order to prevent irreparable damage to consumer products. This master's project is therefore focused on the development of a new generation of self-doped conductive polymers that can replace metallic components in printed electronic circuits for smart packaging. A major disadvantage of the increasing use of printed electronics is that the conductive materials used for such applications are often expensive metals, such as silver, which generate polluting waste at the end of the devices' life cycle. An interesting alternative to replace metallic conductors is the use of conductive polymers. That is why this master's project is looking at the synthesis of self-doped conductive polymers. Why self-doped? Because the current state of the art in the field of conductive polymers is a matrix of two polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polystyrene sulfonate (PSS). Although PSS is essential for the aqueous dispersion of PEDOT, it is responsible for a significant decrease in the conductivity of the material. Acid self-doped polymers would therefore be interesting to study in order to free themselves from PSS and thus maximize the conductivities obtained and facilitate the processing of these polymers.

non disponible

Cette thèse examine la présence de stéréotypes à l'égard des conducteurs âgés (Expériences 1 et 2) et leurs effets sur la performance au volant de ces conducteurs en contexte de simulation (Expériences 3). Lors des deux premières expériences, 12 vidéoclips de réactions au volant, conçus à l'aide d'un simulateur de conduite, ont été visionnés (quatre vidéoclips de comportements à risque associés aux conducteurs âgés, quatre de comportements à risque associés aux jeunes conducteurs et quatre de comportements appropriés sans association à un groupe d'âge). Lors de l'Expérience 1, 61 participants ont évalué si ces vidéoclips étaient plus représentatifs d'un jeune conducteur, d'un conducteur d'âge moyen ou d'un conducteur âgé typiques. Les comportements à risque associés aux conducteurs âgés ont été estimés plus représentatifs du conducteur âgé, alors que les comportements associés aux jeunes conducteurs ont été jugés plus représentatifs du jeune conducteur que des deux autres groupes. Les comportements appropriés ont été estimés plus représentatifs du conducteur d'âge moyen que du jeune ou du conducteur âgé. Conséquemment, les stéréotypes des conducteurs âgés incluent des comportements à risque spécifiques et comportent une forte connotation négative. Dans l'Expérience 2, 68 participants ont évalué si les comportements observés étaient représentatifs du conducteur âgé seulement et ont répondu à une question ouverte quant aux principaux traits du conducteur âgé. Les comportements à risque associés aux conducteurs âgés ont été évalués plus représentatifs du conducteur âgé que les comportements à risque associés aux jeunes conducteurs. Les comportements appropriés se sont également révélés être représentatifs des conducteurs âgés. Ces résultats révèlent que malgré la prépondérance de caractéristiques négatives associées aux conducteurs âgés, certaines facettes positives sont présentes. Lors de l'Expérience 3, 61 conducteurs âgés (65 ans et plus) ont complété un parcours de 12 km sur simulateur sous l'exposition à la menace du stéréotype (objectif mettant en relief leur surreprésentation dans les statistiques relatives aux accidents de la route) ou à de l'information neutre. Les participants exposés au stéréotype extrêmement identifiés au domaine de la conduite ont commis plus d'erreurs que ceux de la condition contrôle. Ces résultats soutiennent les récents modèles théoriques de la conduite automobile et renseignent les décideurs sur l'importance d'examiner comment les politiques et lois actuelles portant sur l'évaluation des habiletés à conduire une automobile peuvent perpétuer les stéréotypes négatifs envers les conducteurs âgés.

Cette thèse examine la présence de stéréotypes à l'égard des conducteurs âgés (Expériences 1 et 2) et leurs effets sur la performance au volant de ces conducteurs en contexte de simulation (Expériences 3). Lors des deux premières expériences, 12 vidéoclips de réactions au volant, conçus à l'aide d'un simulateur de conduite, ont été visionnés (quatre vidéoclips de comportements à risque associés aux conducteurs âgés, quatre de comportements à risque associés aux jeunes conducteurs et quatre de comportements appropriés sans association à un groupe d'âge). Lors de l'Expérience 1, 61 participants ont évalué si ces vidéoclips étaient plus représentatifs d'un jeune conducteur, d'un conducteur d'âge moyen ou d'un conducteur âgé typiques. Les comportements à risque associés aux conducteurs âgés ont été estimés plus représentatifs du conducteur âgé, alors que les comportements associés aux jeunes conducteurs ont été jugés plus représentatifs du jeune conducteur que des deux autres groupes. Les comportements appropriés ont été estimés plus représentatifs du conducteur d'âge moyen que du jeune ou du conducteur âgé. Conséquemment, les stéréotypes des conducteurs âgés incluent des comportements à risque spécifiques et comportent une forte connotation négative. Dans l'Expérience 2, 68 participants ont évalué si les comportements observés étaient représentatifs du conducteur âgé seulement et ont répondu à une question ouverte quant aux principaux traits du conducteur âgé. Les comportements à risque associés aux conducteurs âgés ont été évalués plus représentatifs du conducteur âgé que les comportements à risque associés aux jeunes conducteurs. Les comportements appropriés se sont également révélés être représentatifs des conducteurs âgés. Ces résultats révèlent que malgré la prépondérance de caractéristiques négatives associées aux conducteurs âgés, certaines facettes positives sont présentes. Lors de l'Expérience 3, 61 conducteurs âgés (65 ans et plus) ont complété un parcours de 12 km sur simulateur sous l'exposition à la menace du stéréotype (objectif mettant en relief leur surreprésentation dans les statistiques relatives aux accidents de la route) ou à de l'information neutre. Les participants exposés au stéréotype extrêmement identifiés au domaine de la conduite ont commis plus d'erreurs que ceux de la condition contrôle. Ces résultats soutiennent les récents modèles théoriques de la conduite automobile et renseignent les décideurs sur l'importance d'examiner comment les politiques et lois actuelles portant sur l'évaluation des habiletés à conduire une automobile peuvent perpétuer les stéréotypes négatifs envers les conducteurs âgés.

Cette thèse examine la présence de stéréotypes à l'égard des conducteurs âgés (Expériences 1 et 2) et leurs effets sur la performance au volant de ces conducteurs en contexte de simulation (Expériences 3). Lors des deux premières expériences, 12 vidéoclips de réactions au volant, conçus à l'aide d'un simulateur de conduite, ont été visionnés (quatre vidéoclips de comportements à risque associés aux conducteurs âgés, quatre de comportements à risque associés aux jeunes conducteurs et quatre de comportements appropriés sans association à un groupe d'âge). Lors de l'Expérience 1, 61 participants ont évalué si ces vidéoclips étaient plus représentatifs d'un jeune conducteur, d'un conducteur d'âge moyen ou d'un conducteur âgé typiques. Les comportements à risque associés aux conducteurs âgés ont été estimés plus représentatifs du conducteur âgé, alors que les comportements associés aux jeunes conducteurs ont été jugés plus représentatifs du jeune conducteur que des deux autres groupes. Les comportements appropriés ont été estimés plus représentatifs du conducteur d'âge moyen que du jeune ou du conducteur âgé. Conséquemment, les stéréotypes des conducteurs âgés incluent des comportements à risque spécifiques et comportent une forte connotation négative. Dans l'Expérience 2, 68 participants ont évalué si les comportements observés étaient représentatifs du conducteur âgé seulement et ont répondu à une question ouverte quant aux principaux traits du conducteur âgé. Les comportements à risque associés aux conducteurs âgés ont été évalués plus représentatifs du conducteur âgé que les comportements à risque associés aux jeunes conducteurs. Les comportements appropriés se sont également révélés être représentatifs des conducteurs âgés. Ces résultats révèlent que malgré la prépondérance de caractéristiques négatives associées aux conducteurs âgés, certaines facettes positives sont présentes. Lors de l'Expérience 3, 61 conducteurs âgés (65 ans et plus) ont complété un parcours de 12 km sur simulateur sous l'exposition à la menace du stéréotype (objectif mettant en relief leur surreprésentation dans les statistiques relatives aux accidents de la route) ou à de l'information neutre. Les participants exposés au stéréotype extrêmement identifiés au domaine de la conduite ont commis plus d'erreurs que ceux de la condition contrôle. Ces résultats soutiennent les récents modèles théoriques de la conduite automobile et renseignent les décideurs sur l'importance d'examiner comment les politiques et lois actuelles portant sur l'évaluation des habiletés à conduire une automobile peuvent perpétuer les stéréotypes négatifs envers les conducteurs âgés.

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

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les molécules organiques semi-conductrices (MOS) ont suscité un intérêt considérable ces dernières années en raison de leurs propriétés électroniques uniques et de leurs applications potentielles dans divers domaines, tels que les diodes électroluminescentes (DEL), les transistors à effet de champ (FET) et les cellules solaires. Leurs propriétés intrigantes découlent des systèmes d'électrons π conjugués, qui permettent la délocalisation des électrons sur des structures moléculaires étendues. La synthèse des MOS implique la conception et la construction de molécules organiques présentant des propriétés électroniques spécifiques. Diverses stratégies de synthèse, notamment l'ingénierie moléculaire, la polymérisation, les complexes donneur-accepteur et les techniques d'auto-assemblage, ont été utilisées pour adapter les structures moléculaires et optimiser leurs propriétés. La possibilité de moduler la largeur de bande interdite et la structure électronique des MOS a facilité le développement de dispositifs électroniques avancés. Dans ce travail, les MOS sont préparées en utilisant des approches synthétiques modernes et de nouvelles connaissances sur le comportement des systèmes π découvertes au cours des dernières décennies pour former des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) de grande taille et à faible bande interdite. Tout d'abord, une série de composés diradicalaires a été synthétisée en fusionnant des motifs fluorène dans un axe longitudinal sur un noyau conjugué plutôt qu'en les fusionnant latéralement, comme effectué précédemment dans la littérature. Les diradicaux neutres et les dication tetrathiafulvalène ont été étudiés et présentent un caractère diradicalaire très marqué, constituant l'un des rares exemples rapportés. De plus, une méthode efficace a été développée pour produire un isomère de l'azulénoazulène, dont la synthèse n'avait été rapportée que dans les années 1970. Les composés d'intérêt sont obtenus en moins d'étapes de synthèse et peuvent être facilement fusionnés avec d'autres unités aromatiques. Les molécules non-benzénoïdes peuvent être comparées à leur forme annulène. Cette classe de composés n'avait jamais été rapportée auparavant et présente une forte absorption dans la région UV-visible, ainsi qu'un comportement de couche ouverte, un processus de dimérisation/photodissociation et une bonne mobilité de charge dans les dispositifs FET. De plus, le vat orange 3, un colorant, est utilisé comme précurseur de polymères conjugués. En reliant son noyau à ses unités voisines par des positions spécifiques avec des atomes de carbone sp³, l'encombrement stérique est minimisé. Il s'agit des premiers dérivés d'anthantrone entièrement planarisés et conjugué. L'aplanissement des motifs conjugués avec le noyau d'anthantrone améliore les propriétés optoélectroniques, résultant en un meilleur chevauchement des orbitales π, bien que certains défis de connectivité entre le noyau et les comonomères soient identifiés dans les polymères synthétisés. Enfin, de nouveaux dérivés d'anthantrone entièrement conjugués ont été synthétisés en utilisant une stratégie similaire à celle précédente, cette fois en reliant les unités avec des atomes de carbone sp². Ces dérivés montrent des déplacements exceptionnels d'absorption UV-visible en fonction des unités de solubilisation et un comportement d'agrégation en solution. Deux de ces analogues sont incorporés avec succès dans des dispositifs FET. / Semiconducting organic molecules (SOMs) have gained significant attention in recent years due to their unique electronic properties and potential applications in various fields, such as in light-emitting diodes (LEDs), field-effect transistors (FETs) and solar cells. Their intriguing properties arise from the conjugated π-electron systems, which enable the delocalization of electrons over extended molecular frameworks. The synthesis of SOMs involves the design and construction of organic molecules with specific electronic properties. Various synthetic strategies, including molecular engineering, polymerization, donor-acceptor complexes, and self-assembly techniques, have been employed to tailor the molecular structures and optimize their properties. The ability to tune the energy bandgap and the electronic structure of SOMs has facilitated the development of advanced electronic devices. In this work, SOMs are synthesized by taking advantage of modern synthetic approaches and novel knowledge about π-system behavior discover in the last decades to form low bandgap large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Firstly, a series of diradical compounds is synthesized by fusing fluorene moieties in a longitudinal axis on a conjugated core rather than laterally fused, as previously shown in the literature. The neutral and tetrathiafulvalene dication diradicals are studied and both classes exhibit high diradical character, which is one of the few reported examples. Additionally, an efficient synthetic method is developed to produce an azulenoazulene isomer, whose synthesis was only reported in the 1970s. The compounds of interest are obtained in fewer synthetic steps and could be easily fused with other aromatic units. The resulting non-benzenoid molecules can be compared to their annulene form. That class of compounds has never been made before and it exhibits strong absorption in the UV-visible region and shows open-shell behavior, dimerization/ photodissociation process and good charge mobility in FET devices. Furthermore, vat orange 3, a common dye, is utilized as a precursor for conjugated polymers. By bridging its core to its linking units at specific positions with sp³ carbons, the steric hindrance is minimized. It is the first report of a fully planarized π-extended anthanthrone derivative. Flattening the conjugated moieties with the anthanthrone core improves optoelectronic properties, resulting of a better π-orbitals overlap, although some challenges in connectivity between the aromatic core and the comonomers are identified in the synthesized polymers. Finally, new fully conjugated anthanthrone derivatives are synthesized by using a similar strategy than before, this time by bridging the units on specific positions with sp² carbon atoms. These are demonstrating exceptional solubilizing units-dependant UV-visible absorption shifts and in-solution aggregation behavior. Two of these analogs are successfully incorporated into FET devices.

Les polymères conducteurs sont fréquemment utilisés en génie biomédical pour la transmission de signaux électriques. Les objectifs de ce mémoire étaient d'évaluer l'électroactivité d'un composite de polymère conducteur, et d'explorer une nouvelle technique de synthèse d'une membrane mince à partir de ce polymère conducteur. L'effet de l'héparine comme dopant polyanionique sur l'électroactivité du composite a été évaluée par voltammétrie cyclique (CV) et comparée à l'effet des anions de chlore. Le composite dopé par héparine a été trouvé électriquement actif avec une stabilité améliorée de façon significative. Ces résultats confirment le potentiel de l'utilisation de ces composites conducteurs pour des applications biomédicales à long terme. Les membranes minces des polymères conducteurs sont généralement synthétisées par polymérisation électrochimique à la surface de l'électrode. Des membranes souples et autoportants de polypyrrole (PPy) et le copolymère de pyrrole et 1 -(2-carboxyéthyl)pyrrole (PPy/PPyCOOH) par électropolymérisation à l'interface air/liquide (electrolyte) ont été produites dans le cadre de ce mémoire. Ces membranes ont démontré une électroactivité stable pour un minimum de 200 balayages de CV. La membrane PPy/PPyCOOH a également démontré une importante activité d'oxydoréduction. Ces membranes peuvent être utilisées dans des biosenseurs ou des piles souples.

L'énergie solaire est la source d'énergie la plus abondante au monde et elle peut être convertie en énergie chimique via des processus photocatalytiques. Au cours des dernières décennies, la photocatalyse sous la lumière du soleil est apparue comme une alternative innovante aux combustibles fossiles afin de résoudre et prévenir des problèmes graves liés à la crise environnementale et énergétique. Actuellement, les matériaux à base de semi-conducteurs (tels que TiO₂, C₃N₄, In₂O₃, WO₃) sont intensivement étudiés pour diverses applications photocatalytiques, y compris la réaction d’évolution d'hydrogène (HER) et la réduction de l'azote en ammoniac (NRR). Par conséquent, diverses approches telles que l'ingénierie structurelle, les hétérojonctions nanocomposites ont été étudiées afin de surmonter les problèmes de ces matériaux et ainsi augmenter l'activité catalytique. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé des nouvelles stratégies pour la synthèse des quatre types de photocatalyseurs efficaces pour la production d'hydrogène et la fixation de l'azote sous la lumière du soleil. Nos matériaux présentent une structure unique, qui favorise l'absorption de la lumière visible, la séparation des charges électrons-trous et l’augmentation du nombre de sites actifs.Pour l'application de la génération d'hydrogène photocatalytique, nous avons d'abord synthétisé les sphères de type éponge CdI₂nS₄ monophasées via une méthode solvothermique suivie d'un traitement au gaz contenant H₂S. La formation du complexe Cd/In avec une distribution uniforme de Cd²⁺ et In³⁺ a joué un rôle crucial dans la formation du spinelle monophasé CdIn₂S₄. L'énergie de la bande interdite s'est avérée être significativement réduite, ce qui permet une absorption étendue de la lumière visible jusqu'à 700 nm, ceci est principalement attribué à la dispersion d'espèce sulfure sur la bande de valence du CdIn₂S₄ monophasé. Avec le dépôt de Ni métallique comme cocatalyseur de réduction, le photocatalyseur hybride Ni-CdIn₂S₄ a montré une efficacité améliorée pour la production d'hydrogène sous la lumière solaire, ce qui représente une augmentation de l’activité d’environ, respectivement, 5,5 et 3,6 fois que celle des échantillons Pt-CdIn₂S₄ et Pd-CdIn₂S₄. Le deuxième système photocatalytique développé implique la préparation de nitrure de carbone graphitique dopé au S (Ni-SCN). Ce dernier est chimiquement ancré au nickel par une technique connue sous le nom de processus de photo-dépôt assisté par sulfuration. L'origine de la structure distinctive du Ni-SCN est dû à l'existence de liaisons chimiques NiS-C-N dans le système, ce qui favorisait la séparation des charges photogénérées et améliorait la capacité d’absorption lumineuse du photocatalyseur. Par conséquent, l’échantillon NiSCN synthétisé présente une excellente activité photocatalytique pour la production d'hydrogène sous la lumière du soleil. En effet, ce système présente une activité beaucoup plus élevée que celle des systèmes g-C₃N₄ dopés au S, Ni supporté g-C₃N₄ et Pt supporté g-C₃N₄ dopés au S. Pour une application photo (électro) catalytique de fixation de l'azote, nos travaux sont les premiers à rapporter la synthèse de nanoparticules d'Au chargées de nanoparticules W₁₈O₄₉ dopées au Fe (notées WOF-Au) par une synthèse solvothermique suivie d'un dépôt in situ des nanoparticules d'Au. L'incorporation de dopants Fe peut non seulement guérir les états de défaut de masse dans les réseaux non stœchiométriques W₁₈O₄₉, mais également favoriser la séparation et la migration interfaciale des électrons du photocatalyseur vers les molécules N₂ chimisorbées; tandis que les nanoparticules Au décorées sur la surface dopée au Fe W₁₈O₄₉ ont fourni les électrons à haute énergie pour la réduction de N₂ via l'effet de résonance plasmonique de surface localisé (LSPR). Le système WOF-Au plasmonique résultant montre un rendement amélioré pour la production de NH₃, beaucoup plus élevé que celui du W₁₈O₄₉ pur ainsi qu'une très grande stabilité. L'amélioration des performances photoélectrocatalytiques est principalement due à l'effet synergique des dopants Fe et des nanoparticules Au dans l'hôte W₁₈O₄₉. Enfin, les cacahuètes creuses de In₂O₃ dopées au Ru (dénotées Ru-In₂O₃ HPN) ont été fabriquées par la nouvelle stratégie d'auto-matrice suivie de la calcination des précurseurs synthétisés. Les nanoparticules uniformes In₂O₃ sont étroitement agglomérées ensemble pour former une structure de cacahuète creuse, ce qui facilite la séparation et le transport des l'électrons-trous photoexcités, améliorant l’absorption de la lumière par multi-réflexion. De plus, l'introduction des dopants Ru induit de nombreuses lacunes en oxygène à la surface et réduit l'énergie de la bande interdite du système photocatalytique. Ces lacunes d'oxygène agissent comme des centres de piégeage, facilitant la séparation des électrons trous photoexcités. Par conséquent, le taux de production d'ammoniac des Ru-In₂O₃ HPNs est 5,6 fois plus élevé que celui des In₂O₃ HPNs purs et largement supérieur au matériau en vrac d'In₂O₃, lorsqu’il est soumis à l’irradiation solaire. / Solar energy is the most abundant energy source in the world, and it can be converted into chemical energy via photocatalytic processes. Over the last decades, sunlight-driven photocatalysis has emerged as an innovative alternative to fossil fuels for solving the severe problems related to environmental diseases and the energy crisis. Currently, semiconductorbased materials (such as TiO₂, C₃N₄, In₂O₃, WO₃, BiVO₄) have been intensively studied for diverse photocatalytic applications, including the hydrogen evolution reaction (HER) and the nitrogen reduction reaction (NRR) to produce ammonia. However, the drawbacks of weak visible light absorption, low electron-hole separation with high recombination rate, and lack of surface active-sites have limited the photocatalytic performance of these semiconductorbased photocatalysts. Therefore, various approaches such as structural engineering, nanocomposite heterojunctions have been applied to overcome the limitations of these materials and boosting the catalytic activity. In this thesis, we employed novel strategies to develop four efficient photocatalytic systems for hydrogen production and nitrogen fixation. Our materials possessed a unique structure, which is advantageous to promote the visiblelight absorption, facilitate the separation of charge carrier, and increase the number of surface-active sites. For the photocatalytic hydrogen evolution application, we firstly synthesized the singlephase CdIn₂S₄ sponge-like spheres via solvothermal method followed by H₂S gas treatment. The formation of CdIn-complex with uniform distribution of Cd²⁺ and In³⁺ played a crucial role in achieving the spinel structured-single phase CdIn₂S₄. The bandgap energy was found to be significantly reduced, resulting in the extended visible light absorption up to 700 nm, which was primarily attributed to the sulfide species-mediated modification of the valence band in CdIn₂S₄ single-phase. With the deposition of Ni metal as a reduction cocatalyst, the hybrid Ni-CdIn₂S₄ photocatalyst showed enhanced solar light-driven photocatalytic hydrogen evolution efficiency, which is around 5.5 and 3.6 folds higher than that of Pt-CdIn₂S₄ and Pd-CdIn₂S₄ samples, respectively. The second developed photocatalytic system involved the preparation of chemically bonded nickel anchored S-doped graphitic-carbon nitride (Ni-SCN) through a technique known as sulfidation assisted photo-deposition process. The origin of the distinctive structure of Ni-SCN was due to the existence of Ni-S-C-N chemical bonds in the system, which fundamentally favored the separation of photogenerated electron-hole and improved the light-harvesting capabilities of the photocatalyst. Consequently, the synthesized Ni-SCN exhibited an excellent sunlight-driven photocatalytic activity toward hydrogen evolution, which was several times higher than Sdoped g-C₃N₄, Ni supported g-C₃N₄ and Pt loaded S-doped C₃N₄ systems. For photo(electro)catalytic nitrogen fixation application, our work is the first to report the synthesis of Au nanoparticles loaded Fe doped W₁₈O₄₉ (denoted as WOF-Au) nanorods through a solvothermal synthesis following by in situ deposition of Au nanoparticles. The incorporation of Fe dopants can not only heal the bulk-defect-states in nonstoichiometric W₁₈O₄₉ lattices but also promote the separation and interfacial migration of electrons from photocatalyst to chemisorbed N₂ molecules; while Au nanoparticles decorated on the Fe doped W₁₈O₄₉ surface provided the high energetic electrons for N₂ reduction via the localized surface plasmon resonance effect (LSPR). The obtained plasmonic WOF-Au system shows an enhanced NH₃ yield, which is much higher than that of the bare W₁₈O₄₉, as well as very high stability. The enhancement in photoelectrocatalytic performance is mainly contributed by the synergetic effect of Fe dopants and plasmonic Au nanoparticles on the W₁₈O₄₉ host. Lastly, Ru doped In₂O₃ hollow peanuts (demoted as Ru-In₂O₃ HPNs) were fabricated by the novel self-template strategy followed by the calcination of the as-synthesis precursors. The uniform In₂O₃ nanoparticles were closely packed together to form a hollow peanut structure, which facilitated the separation and transportation of photoinduced electron-hole and favored the light-harvesting ability by the internal multi-reflection process. Furthermore, the introduction of Ru dopants induced numerous surface oxygen vacancies and narrow down the bandgap energy of the photocatalytic system. These oxygen vacancies act as trapping centers, facilitating the separation of photoexcited electrons and holes. Consequently, the ammonia production rate of Ru-In₂O₃ HPNs was 5.6 times and much higher as compared to pure In₂O₃ HPNs and bulk material of In₂O₃ under solar light irradiation.