Les alliages de titane possèdent une faible activation neutronique, une bonne tenue mécanique et une bonne résistance à la corrosion de manière générale. Ils sont susceptibles d’être utilisés comme matériau de structure de composants du circuit primaire des réacteurs nucléaires à eau pressurisée. Cette étude s’intéresse à leur durabilité dans ce milieu.Des échantillons de trois alliages de titane alpha (T40), alpha + beta (TA6V) et beta métastable (Ti10­-2-­3) ont été exposés au milieu primaire à 300 °C et à 350 °C pour des durées maximales de 11000 h et 1750 h respectivement. Des observations MEB et des analyses XPS, SDL, MET-ASTAR et de photoélectrochimie ont permis de proposer un mécanisme de corrosion impliquant simultanément la croissance interne et la dissolution dans le milieu d’une fine couche dense de TiO2 accompagnées de la précipitation de cristallites d’oxydes TiO2 et FeTiO3 liée à la saturation du milieu en hydroxydes. Il en résulte une consommation du métal estimée grâce à des analyses d’images et à la modélisation des prises de masse en fonction du temps de 2,9 µm.an­-1 à 300 °C et de 18 µm.an-­1 à 350 °C au maximum. Cette cinétique de corrosion est fortement ralentie lorsque les cristallites de FeTiO3 recouvrent la totalité de la surface des échantillons. L’exposition au milieu primaire des matériaux implique aussi une prise d’hydrogène d’autant plus importante que la température et le taux de phase beta sont élevés. Des essais de traction à température ambiante ont été réalisés sur des éprouvettes exposées au milieu primaire et sur des éprouvettes chargées en hydrogène ou traitées thermiquement. Ces essais ont mis en évidence une baisse de ductilité du Ti10­2­3 liée à son exposition au milieu primaire. Cette baisse de ductilité semble résulter de l’effet couplé du vieillissement thermique et de la présence d’hydrures aux interfaces alpha/beta. L’exposition au milieu primaire réalisée au laboratoire du T40 et du TA6V ne modifie que très peu leurs propriétés mécaniques étant donné que les prises d’hydrogène sont faibles devant les concentrations en hydrogène de transition ductile/fragile.L’utilisation des alliages de titane en milieu primaire paraît donc possible sur de longues durées sous réserve que leur phase beta soit stable et que les pièces possèdent un rapport surface/volume suffisamment faible pour limiter leur teneur en hydrogène. / Titanium alloys have a low neutron activation, good mechanical properties and good corrosion resistance in common environment. They could be good candidates for nuclear Pressurised Water Reactor (PWR) primary circuit structure components. This study deal with their durability in primary water.Samples of three titanium alloys alpha (Ti CP), alpha + beta (Ti 64) and metastable beta (Ti10­2­3) were exposed to primary water at 300 °C and 350 °C for maximum durations of 11000 h and 1750 h, respectively. Based on SEM observations as well as XPS, GD-OES, MET-ASTAR and photoelectrochemistry analysis, a corrosion mechanism was proposed. It involves the inward growth of a dense TiO2 layer and its simultaneous dissolution into primary water as well as TiO2 and FeTiO3 oxide crystallites precipitation. Image analysis and mass uptake modelling indicated a maximum resulting metal matrix corrosion rate of 2.9 µm.year-­1 at 300 °C and of 18 µm.year-­1 at 350 °C. An abrupt decrease of the corrosion rate was noticed as FeTiO3 oxide crystallites surface covering fraction reached 100 %. Materials exposure to primary water also led to a hydrogen uptake which increased with both temperature and beta phase ratio. Room temperature tensile tests were performed on primary water exposed specimens, hydrogen charged specimens and heat treated specimens. These tests highlighted a loss of ductility of Ti10­2­3 samples linked to their exposure to primary water. It could be due to the combined effects of both thermal ageing and hydride presence at alpha/beta interfaces. Primary water exposure performed in laboratory had little effect on T40 and TA6V mechanical properties because hydrogen uptake is low in comparison with hydrogen concentration leading to ductile/brittle transition.Long duration use of titanium alloys in primary water seems reasonable, provided that beta phase is stable and that the surface/volume ratio of the considered component is low enough.

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

Les réactions de catalyse asymétrique en phase homogène ont connu un développement fulgurant au cours des dernières décennies et de nombreux complexes ou ligands ont été décrits dans la littérature. La séparation et le recyclage efficace du catalyseur (ou des ligands) onéreux apparaît ainsi comme l'un des challenges qui conjugue à la fois les attentes de la synthèse organique industrielle et de la chimie verte. Parmi les différentes solutions envisagées, l'immobilisation du catalyseur sur un support solide (poudre) à l'aide d'une " chaîne moléculaire " apparaît comme une réponse séduisante : le catalyseur (couple métal-ligand) est récupéré par une simple filtration et peut être réutilisé. Notre projet est axé sur des catalyseurs chiraux développés par notre équipe et appliqués dans des réactions de Suzuki-Miyaura et d'hydrogénation asymétrique. L'utilisation d'hydroxyapatite (HAP) comme support inorganique de catalyseurs organométalliques est un domaine pratiquement inexploré qui s'inscrit pourtant dans une logique de développement durable en répondant à des préoccupations environnementales et économiques : matériaux biocompatibles, synthèse en milieux aqueux (absence de solvant organique). Nous nous sommes intéressés notamment au greffage de la surface d'HAP avec des alkoxysilanes fonctionnalisés (R-Si(OR')3). La nature des interactions a été étudiée par différentes techniques (spectroscopies FTIR, RAMAN, RMN, DRX, MEB, MET, etc.). Ces supports ont donné des résultats modérés dans la réaction de Suzuki-Miyaura. L'utilisation de silice mésoporeuse comme support a aussi été étudiée. Nous avons synthétisé une variante fonctionnalisée d'un ligand de type P, S ferrocénique ayant démontré de bonne activités et énantiosélectivités en catalyse homogène. Nous l'avons greffé sur différents supports (HAP, silices,...) et réalisé les premiers essais en catalyse d'hydrogénation asymétrique et comparé l'influence du support sur l'activité. / The asymmetric catalysis in homogeneous phase experienced a rapid development over the past decades and many complexes or ligands have been described in the literature. The separation and effective recycling of the catalyst (or ligands) appears expensive and as one of the challenges that combines both expectations of industrial organic synthesis and green chemistry. Among the various solutions proposed, immobilization of the catalyst on a solid support (powder) using a "molecular chain" appears as a seductive answer: the catalyst (metal-ligand pair) is recovered by simple filtration and can be reused. Our project is centered on chiral catalysts developed by our team and applied under Suzuki-Miyaura reactions and asymmetric hydrogenation. The use of hydroxyapatite (HAP) as organometallic catalysts inorganic support is a virtually unexplored field which nevertheless anchored in a process of sustainable development by responding to environmental and economic concerns: biocompatible synthetic materials in aqueous media (no organic solvent). We focused in particular grafting the HAP surface with functionalized alkoxysilanes (R-Si(OR')3). The nature of the interaction has been studied by various techniques (FTIR spectroscopy, Raman, NMR, XRD, SEM, TEM, etc.). These supports have shown moderate results in the Suzuki-Miyaura reaction. The use of mesoporous silica as a support has also been studied. We synthesized a variant of a functionalized ligand P,S ferrocenic have demonstrated good activities and enantioselectivities in homogeneous catalysis. Grafted on different media (HAP, silica, ...), we have made the first tests in catalysis of asymmetric hydrogenation and compared the influence of the media on activity.

Au cours de ce projet, il a été démontré qu’il était possible d’appliquer un procédé utilisant comme solvant du 2-MeTHF ainsi que du Nickel de Raney comme catalyseur afin de valoriser par hydroliquéfaction différentes formes de biomasse résiduelles. Dans un premier temps, ce procédé, résumé dans un premier article, s’est avéré efficace pour trois différentes sources de carbone : des déchets ménagers, des boues de station d’épuration et des microalgues. Malgré que la réaction soit affectée par le type de solvant ainsi que la température d’opération, il a été démontré que le 2-MeTHF (un solvant vert) pouvait remplacer la tétraline (un solvant de source fossile) pour l’hydroliquéfaction de ces différentes sources de carbone. L’hydroliquéfaction de ces biomasses a permis la production d’huiles à haute valeur énergétique, se comparant à celle d’un biocarburant. Dans un deuxième article, le même procédé (utilisant le même solvant et catalyseur) a été optimisé pour la liquéfaction d’une fraction de la biomasse lignocellulosique soit la fraction oligomérique issue de la dépolymérisation alcaline de la lignine. Une analyse complète de la liquéfaction d’oligomères d’induline, lignine provenant des liqueurs issus de l’industrie papetière, a révélé la production de trois fractions : une fraction gazeuse, une liquide (soluble dans l’hexane) et une solide (insoluble dans l’hexane). L’analyse élémentaire de la fraction solide a révélé une baisse massique de 15,4% d’oxygène et une augmentation massique de 1,4% d’hydrogène par rapport aux oligomères utilisés comme réactifs. Une chaleur massique (HHV) de 34,0 kJ/g a été mesurée par bombe calorimétrique pour la fraction solide. L’analyse par chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse (GC-MS) de la fraction liquide a permis d’identifier la présence de nombreux monomères tel le 2-methoxy-phénol, de 4-éthylgaïacol et le crésol. Une HHV de 34,2 kJ/g a été mesurée par bombe calorimétrique de la fraction liquide. La fraction gazeuse était principalement constituée de méthane et de CO[indice inférieur 2].

L'objectif de cette étude est de préparer des catalyseurs bimétalliques Ni-X/SiO2, de les caractériser, et de comparer leur activité en hydrogénation du styrène en éthylbenzène,ainsi que leur sélectivité en hydrogénation de la double liaison oléfinique du styrène, par rapport à l'hydrogénation du noyau benzénique. L'élément X est greffé de manière contrôlée sur le nickel, et est choisi selon son électronégativité, soit inférieure (Zr), soit égale (Sn), soit supérieure (Au) à celle du nickel, dans le but d'étudier les effets géométriques et/ou électroniques qu'il pourrait induire. Parmi les échantillons préparés, le catalyseur Ni-Au/SiO2s'est révélé presque aussi actif que le catalyseur non dopé et nettement plus sélectif dans l'hydrogénation du styrène en éthylbenzène.

Depuis plusieurs années, notre équipe de recherche s'intéresse au développement de nouvelles familles de dendrimères utilisant des dérivés bio sourcés (pentoses, glycérol ou dérivés correspondants) dont la valorisation est un sujet de recherche d'intérêt de notre région. Ainsi, certains glyco- ou glycérodendrimères dérivés de PPIs (polypropylène imines) ont déjà été obtenus et valorisés dans plusieurs domaines. Cette thèse présente la synthèse et la caractérisation de nouveaux dendrimères dérivés du glycérol. Leur efficacité dans des processus catalytiques et d'encapsulation de molécules d'intérêt a également été démontrée.Dans un premier temps, deux nouvelles familles de dendrimères directement constitués de glycérol en tant que brique élémentaire ont été synthétisées : l'une via des réactions de « click chemistry » pour obtenir des glycéroclickdendrimères, et l'autre via des réactions successives d'allylation et d'oxydation pour obtenir des glycéroladendrimères.Dans un second temps, la fonctionnalisation de dendrimères PAMAMs par du carbonate de glycérol a été effectuée par synthèse « classique » ou assistée par micro-ondes. L'efficacité de ces glycérodendrimères ainsi obtenus (en comparaison avec des glycérodendrimères dérivés de PPIs) a été évaluée : tout d'abord, pour la stabilisation de nanoparticules de platine utilisées en catalyse d'hydrogénation de cétones α,β-insaturées en milieu aqueux, puis, pour l'encapsulation de molécules organiques d'intérêt. Pour finir, une première approche de dynamique moléculaire a été réalisée afin de déterminer les propriétés structurales de deux glycérodendrimères issus de la réaction de couplage entre le carbonate de glycérol et un PAMAM ou un PPI. / Since a few years, our team is interested in developing dendrimers using different biosourced derivatives (pentoses, glycerol or derivatives) whose valuation is a prime research topic within our region. Some glyco- or glycerodendrimers derivate from PPIs (polypropylenimines) were already obtained and valued in several domains. This thesis presents the synthesis and the characterization of new glycerol-based dendrimers. Their efficiency in catalytic processes or for the encapsulation of molecules of interest was also demonstrated. First, two new families of dendrimers directly constituted of glycerol as building block, were synthesized: one via click chemistry reactions to obtain glyceroclickdendrimers, and the other, via successive reactions of allylation and oxidation to obtain glyceroladendrimers. Secondly, the functionalization of PAMAM's dendrimers with glycerol carbonate was carried out either by “classical” or microwave assisted synthesis. The efficiency of these glycerodendrimers (in comparison with PPI-based glycerodendrimers) was evaluated: firstly, for the stabilization of platinum nanoparticles used for the catalysis of hydrogenation of α,β-unsaturated ketones in aqueous media, and then, for the encapsulation of organic molecules of interest. Finally, a first molecular dynamics approach was realized to determine the structural properties of two glycerodendrimers from the coupling reaction between the glycerol carbonate and PAMAM or PPI.

Dans cette thèse, la synthèse, la caractérisation et les applications catalytiques préliminaires des nanoparticules mono- et bi-métalliques à base de rhénium sont présentées. Le Rhénium a été choisi compte tenu de la connaissance de sa contribution positive en termes d'activité catalytique et la sélectivité lors de l'hydrogénation des groupes fonctionnels difficiles. Les nanoparticules mono-métalliques de rhénium ont été préparées par décomposition du précurseur [Re2(C3H5)4]. Les nanoparticules bimétalliques ont été synthétisés par les co-décompositions ou deux étapes décomposition de deux complexes différents de rhénium, à savoir [Re2(CO)10] et [Re2(C3H5)4] avec d'autres complexes organométalliques tels que [Ru(COD)(COT)], [Ru(Me-allyl)2(COD)], [Pt(CH3)2(COD)] et [Pt(C7H10)3]. En choisissant la nature des complexes organométalliques et les conditions de réaction, des nanoparticules bi-métalliques à base de rhénium présentant des morphologies différentes peuvent être préparées quantitativement. La synthèse a été effectuée en solution sous pression de dihydrogène (3 bars) et en présence soit d'une polymère (polyvinylpyrrolidone), ou un ligand faiblement coordinant (hexadécylamine) comme des agents stabilisant. La caractérisation précise des nanoparticules ainsi obtenues a été réalisée en utilisant une combinaison de l'état de l'art des techniques de (WAXS, EXAFS, MET, HR-MET, METS-EDX, METS-HAADF, AE). Les études de réactivité de surface (réactions hydrogénation de norbornène, oxydation et adsorption CO) ont également été réalisées et suivies par des techniques spectroscopiques (RMN, FT-IR) pour déterminer leur état de surface et appréhender leur intérêt pour la catalyse. Par ce moyen, des informations utiles ont été obtenues sur leur chimie de surface, comme suit: 1) hydrures sont présents sur la surface métallique et sont très fortement coordonnés à la surface de rhénium en accord avec la chimie moléculaire de rhénium; 2) CO peut remplacer les hydrures et est également fortement coordonné à la surface, mais peut être substitué, oxydée ou dissocié. Ces réactions sont plus faciles sur des nanoparticules bi-métalliques à base de Re de type alliage. 3) Les NPs de rhénium pur et les alliages bimétalliques nanoparticules de ruthénium et rhénium affiche un état de base zéro et une coquille d'oxyde alors que les nanoparticules bimétalliques de type cœur-coquille ont une structure amorphe. L'originalité de ce travail réside sur le développement d'une approche systématique pour la préparation de nanoparticules à base de rhénium pour la première fois dans l'équipe et dans la littérature, en appliquant l'approche organométallique largement connu dans le groupe pour d'autres systèmes métalliques. Cette méthode est bien connu comme un moyen efficace d'obtenir des nanostructures bien contrôlées avec des surfaces propres ce qui est important principalement en catalyse. / In this PhD thesis, the synthesis, characterization and preliminary catalytic application of rhenium based mono- and bi-metallic nanoparticles are reported. Rhenium has been chosen as a primary metal given the knowledge of its positive contribution in terms of catalytic activity and selectivity in the hydrogenation of difficult functional groups. Mono-metallic rhenium nanoparticles were prepared by decomposition of [Re2(C3H5)4]. Rhenium-based bimetallic nanoparticles were synthesized by co-decompositions or two-step decomposition of two different rhenium complexes, namely [Re2(CO)10] and [Re2(C3H5)4], with other organometallic complexes such as [Ru(COD)(COT)], [Ru(Me-Allyl)2(COD)], [Pt(CH3)2(COD)] and [Pt(C7H10)3]. By tuning the nature of organometallic complexes and the reaction conditions, rhenium-based bimetallic nanoparticles displaying different morphologies could be quantitatively prepared. The synthesis was carried out in solution under mild pressure of dihydrogen (3 bar) and in the presence of either a polymer (polyvinylpyrolidone) or a weakly coordinating ligand (hexadecylamine) as stabilizing agents. The precise characterization of the so-obtained nanoparticles was performed by using a combination of state-of-the art techniques (WAXS, EXAFS, TEM, HRTEM, STEM-EDX, STEM-HAADF, EA). Surface reactivity studies (norbornene hydrogenation, oxidation and CO adsorption reactions) were also carried out and followed by spectroscopic techniques (NMR, FT-IR) to determine their surface state and apprehend better their interest in catalysis. By this way, useful information could be obtained on their surface chemistry, as following: 1) Hydrides are present on the metallic surface and are very strongly coordinated to rhenium in agreement with rhenium molecular chemistry; 2) CO can substitute hydrides and is also strongly coordinated to the surface of Re but can react further to be substituted, oxidized or dissociated, where the latter is easier on alloy type Re-based bimetallic nanoparticles. 3) Oxidation of pure rhenium and alloy bimetallic ruthenium-rhenium nanoparticles display a zero state core and an oxide shell while core-shell type bimetallic nanoparticles result in amorphous structure. The originality of this work lies on the development of a systematic approach for the preparation of rhenium-based nanoparticles for the first time in the team and in the literature, by applying the organometallic approach largely experienced in the group for other metal systems. This method is well-known as an efficient way to obtain well-controlled nanostructures with clean surfaces, important mainly in catalysis.

La synthèse des catalyseurs bi-métalliques de PtNi supportés sur silice et préparés par une méthode non-classique a été étudiée de manière approfondie en utilisant le borohydrure de sodium (NaBH4) comme réducteur du précurseur métallique. En général, les catalyseurs qui ont été préparés par la technique de co-imprégnation donnent une meilleure réactivité catalytique pour l'hydrogénation du benzène en cyclohexane en phase gazeuse, comparée à celles donnée par la co-précipitation, par l'imprégnation par étapes et par l'utilisation d'acide oléique. Plusieurs catalyseurs bimetalliques ont démontré une meilleure réactivité que le catalyseur mono-métallique Pt. Les recherches ont prouvé que l'amélioration de la réactivité peut être attribuée à la formation d'alliage de Pt et Ni accompagnée de la ségrégation du Pt sur l'alliage. L'effet de plusieurs paramètres de réduction a été également étudié. Les variations de ces paramètres affectent la morphologie et la dispersion des particules PtNi. La réactivité catalytique optimum a été obtenue lors de la formation de petites particules PtNi dispersées à la température de 273 K avec 0.3 M de NaBH4 en solution dans l'éthanol. Les méthodes classiques aussi ont été utilisées pour la synthèse des catalyseurs PtNi supportés. Plusieurs des catalyseurs ont montré une meilleure réactivité que le Pt. On a trouvé qu'elle est attribuable à l'effet d'ancrage des ions de Ni2+ sur le support et la fixation de particules Pt très petites et bien dispersées sur ces ions. En conclusion, il apparaît dans ce travail que les particules bimétalliques supportées, combinées en alliage ou non, peuvent donner lieu à une meilleure réactivité que les catalyseurs monométalliques. Cependant, plusieurs paramètres affectent la surface de la phase métallique des catalyseurs. Par conséquent, nos résultats montrent qu'il est impératif de comprendre et de contrôler ces paramètres pour synthétiser les catalyseurs possédant les meilleures propriétés. / The synthesis of PtNi bimetallic particles supported silica catalysts, prepared via non-classical methods using sodium borohydride (NaBH4) as a reducing agent, was studied in detail. The silica supports employed in this work is limited to crystalline silica and mesoporous aluminosilicate (MCM-41). Various preparation techniques as well as reduction parameters were investigated to gain an insight on how these factors influenced the final structure of the PtNi particles on the silica support and their catalytic reactivity towards the hydrogenation of benzene to cyclohexane. It was found that this reduction method enabled total reduction of the metal salts during the preparation stage of the catalysts. Hydrogen consumptions which were detected using H2-TPR analysis were mainly attributed to surface oxidation of the metal phase during storage. Studies on the effect of preparation techniques showed that the surface and catalytic properties of the catalysts are largely affected by the PtNi ratio as well as the method in which the metal salts are introduced onto the support. Catalysts prepared via co-impregnation technique generally exhibited better catalytic reactivity when compared to those prepared via co-precipitation and step-impregnation techniques. Further, catalysts with higher Ni content showed a tendency towards lower reactivity in contrast to those with high Pt content. Several catalysts demonstrated enhanced reactivity when compared to the monometallic Pt catalysts. Investigations showed that the improved reactivity can be attributed to alloying of the Pt and Ni accompanied by surface segregation of Pt. As a means to improve catalytic reactivity, PtNi stabilized oleic acid particles were synthesized prior to incorporation onto a silica support. The intention of this study is to allow better control of the dispersion and alloying between the PtNi particles. Results show that though better dispersed alloys were obtained, very low activity was observed. Nickel surface segregation is likely to be the cause of this due to the presence of oxygen from oleic acid. The effect of several reduction parameters was also investigated to enhance catalytic reactivity. The reduction temperature, NaBH4 concentration and medium in which reduction was carried out were varied. Variations in these parameters affected the particle morphology and dispersion of the PtNi particles. Optimum catalytic reactivity was obtained when small dispersed PtNi particles were formed at 273 K using 0.3 M NaBH4 in a medium of ethanol. Classical methods were also used for the synthesis of PtNi supported catalysts. In this study the PtNi particles were formed using H2 gas as the reducing agent. Several catalysts showed improved reactivity. Investigations show that this is attributed to the anchoring effect of Ni2+ ions which anchors Pt to the support, forming fine dispersed Pt particles available for catalytic reaction. In general, it is obvious that alloyed and non – alloyed bimetallic particles supported on silica can lead to the enhancement of hydrogenation reactions when compared to the respective monometallic catalysts. However, the PtNi ratios, preparation techniques, environment in which the particles are reduced and support influences the structure of the metallic phase of these catalysts. Therefore it is imperative to gain a thorough understanding on these parameters, in order to synthesize catalysts with desired properties.

Les catalyseurs bimétalliques Fe-Ni ont été mentionnés comme présentant des propriétés intéressantes pour l'hydrogénation sélective des fonctions oxygénées. Le but de cette thèse est de préparer des nanoparticules bimétalliques Fe-Ni supportées sur SiO2, de structure, de taille et de composition homogènes, et de mettre en évidence les interactions entre les deux métaux, pour relier la présence de Fe et de Ni, dans les particules et à leur surface, aux performances catalytiques. La méthode de préparation choisie est le depôt-précipitation à l'urée sous atmosphère inerte, et conduit à une phase phyllosilicate. Les nanoparticules d'alliage Fe-Ni se forment au travers de trois étapes de réduction entre 275 et 700 °C: (1) réduction des ions Fe(III) en Fe(II) dans la phase phyllosilicate; (2) destruction de la phase phyllosilicate et réduction de Ni(II) en Ni(0), qui provoque la réduction progressive des ions Fe(II) à l'état métallique et la formation de particules bimétalliques cubique faces centrées (cfc) riches en Ni; (3) achèvement de la réduction des ions Fe(II) et migration de Fe(0) vers le coeur des nanoparticules Fe-Ni. La distribution en taille des particules cfc Fe-Ni est étroite, dans l'intervalle 4-7 nm. La composition globale mesurée sur des particules individuelles présente un écart-type de seulement 8 at%. Les nanoparticules possèdent une couche externe enrichie en Fe. Les spécificités des catalyseurs Fe31Ni69/SiO2 et Fe27Ni73/SiO2 quant à leur rendement élevé en alcool furfurylique sont expliquées d'une part par une réductibilité optimale, d'autre part par la présence majoritaire du Fe oxophile et par un rapport Fe/Ni adéquat à la surface des particules. / Bimetallic Fe-Ni catalysts have been reported to exhibit interesting properties for the selective hydrogenation of oxygenated functions. The purpose of this PhD is to prepare SiO2-supported Fe-Ni bimetallic nanoparticles of homogeneous structure, size and composition, and to evidence the interplay between the two metals, in order to unambiguously link the presence of Fe and Ni within the particles and at their surface with their catalytic performances. Deposition-precipitation with urea under inert atmosphere has been selected as the method to prepare the catalysts, and leads to the formation of a phyllosilicate phase. Fe-Ni alloyed nanoparticles form upon three stages of reduction between 275 and 700 °C: (1) reduction of Fe(III) ions to Fe(II) in the phyllosilicate phase; (2) destruction of the phyllosilicate phase and reduction of Ni(II) to Ni(0), which triggers the progressive reduction of Fe(II) ions to the metallic state and the formation of face-centred cubic (fcc) Ni-rich bimetallic particles; (3) completion of the reduction of Fe(II) ions and migration of Fe(0) to the core of the Fe-Ni nanoparticles. The size distribution of the fcc Fe-Ni nanoparticles is narrow, in the 4-7 nm range. The global composition measured on individual particles exhibits a standard deviation of only 8 at%. The nanoparticles possess an outer oxidic shell enriched in Fe. The specificities of the Fe31Ni69/SiO2 and Fe27Ni73/SiO2 catalysts with respect to their high yield in furfuryl alcohol are explained on the one hand by an optimum reducibility, on the other hand by the major presence of oxophilic Fe and by an adequate Fe/Ni balance at the surface of the particles.

L’utilisation des ressources fossiles a permis l’industrialisation de notre société, cependant, après 200 ans de consommation effrénée, notre dépendance nous oblige à faire face à plusieurs défis. 1) Capter et stocker/valoriser le CO2 pour limiter le relargage massif de CO2 dans l’atmosphère 2) Trouver une nouvelle source de carbone pour la synthèse de produits chimiques afin de réduire la pression mise sur les réserves de ressources fossiles 3) Développer des nouveaux moyens de stockage de l’énergie pour pouvoir se reposer sur les énergies renouvelables intermittentes. Le CO2 étant une source de carbone abondante et peu chère il peut être utilisé comme brique moléculaire pour la synthèse de produits chimiques et être ainsi valorisé. De plus il peut également être utilisé notamment via le coupleCO2/MeOH pour le stockage de l’énergie. Cependant peu de procédés utilisant le CO2 sont actuellement déployés à l’échelle industrielle car la barrière cinétique associée à la réduction du CO2 entraîne de faibles rendements faradiques et les produits accessibles directement à partir de celui-ci sont peu nombreux.En s’inspirant de la Nature nous avons voulu, au cours de cette thèse, développer des réactions à partir de molécules facilement et directement accessibles à partir du CO2 afin de s’affranchir des limitations liés à ce dernier. Nous avons donc développé plusieurs réactions catalytiques à partir de l’acide formique et du monoxyde de carbone qui sont les principaux dérivés du CO2. Nous avons notamment étudié la réduction du CO2 en méthanol en utilisant l’acide formique comme réducteur et nous avons appliqué cette réactivité pour la méthylation des amines. Enfin nous avons également utilisé le CO comme relais pour la synthèse de liaison C–C à partir du CO2. Cette stratégie a été prouvée pour la synthèse d’alkylamines avec de longues chaînes alkyl à partir de CO et d’un réducteur. / Fossil resources have been extensively used for the past 200 years allowing a fast paced industrializationin our society. However we are facing today several challenges to preserve our way of life 1) CO2 shouldbe captured and stored/used to avoid large quantity of CO2 to be released in the atmosphere 2) Bypassthe use of fossil resource by using another source of carbon for the synthesis of chemicals 3) Developefficient energy storage technologies to rely more on renewable intermittent energy sources. As CO2 is acheap widely available resource, this waste could be used as well as a source of carbon for the synthesisof value added chemicals but also as a way to store energy in the tandem CO2/MeOH. However as it isan inert gas few processes using CO2 have been industrialized so far.Inspired by Nature’s way to use CO2 we decided to design new reactions from carbon monoxide andformic acid, two derivatives easily available from CO2 that could enable us to overcome the limitationwe faced with CO2. We therefore studied the transformation of CO2 to methanol using formic acid as anintermediate and a reductant and we subsequently used this reaction to perform the methylation ofaromatic amines using formic acid. Finally we developed a new reaction of amines homologation withcarbon monoxide allowing the formation of several C–C bonds.