Les zéolites, aluminosilicates cristallisés microporeux, sont largement utilisés en raffinage, en pétrochimie et en conversion de la biomasse. En raison du faible diamètre des micropores, limitations diffusionnelles et effets de confinement peuvent favoriser la formation de sous-Produits non désirés. L'introduction de mésopores par désalumination et/ou désilication ("zéolites hiérarchisées") peut diminuer ces phénomènes. Cependant, les mécanismes ces réactions restent méconnus à l'échelle moléculaire. Par calculs quantiques périodiques, au niveau de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et selon une approche hybride QM/QM, nous avons pu mettre en évidence l'importance de l'attaque de la molécule d'eau sur l'atome d'aluminium, qui se fait en anti par rapport au site acide de Brønsted. Des structures d'Al penta ou tetra coordinées ont aussi été suggérées expérimentalement comme précurseurs de la désalumination. Malgré une forte hétérogénéité structurale des sites T, l'élucidation des chemins réactionnels et les énergies d’activation des étapes d’hydrolyse des liaisons Al-O (70-100 kJ/mol) dans les systèmes zéolitiques investigués (MOR, FAU, MFI, CHA) nous a permis d'établir des corrélations du type Brønsted-Evans-Polanyi. Ces corrélations permettent d'estimer et prédire des énergies d'activation par le biais de la thermodynamique, donne ainsi une prédiction aisée des sites T sensibles à la désalumination. Un autre facteur clé pour la compréhension de la désalumination est l'effet de confinement sur l'espèce aluminique extra-Réseau générée (EFAL), exercé par les cavités. Finalement nous avons pu montrer que le chemin réactionnel de désalumination et désilication, consécutif ou simultané, , est thermodynamiquement plus favorable qu'une simple désalumination ce qui est en accord avec les propositions mécanistiques de la littérature sur la genèse de mésopores par démétallation. / Zeolites are crystalline microporous aluminosilicates widely used in refining, petrochemistry and biomass conversion. However, diffusion limitation and confinement effect can promote the formation of undesired products. The introduction of mesopores by dealumination and/or desilication ("hierarchical zeolites") is a possible solution widely used experimentally. Nevertheless, the mechanisms of these demetallation reactions are poorly described at the molecular scale. We determine the mechanisms of the formation of extraframework Al species (EFAL) for zeotypes MOR, FAU, MFI and CHA occurring during the dealumination process, possibly associated with desilication. First-Principles periodic density functional theory (DFT) and hybrid QM/QM calculations have been employed in order to analyze full reaction paths leading to extraframework species and to quantify the activation energies of the determining steps. It has been demonstrated that the initiation of an Al-O(H) bond break takes place via water adsorption on the Al atom in anti-Position to the Brønsted acid site, via a penta- or tetra-Coordinated Al species. Such species are shown to be at the initiation of the Al dislodgement from the zeolitic framework. Despite a strong structural heterogeneity of T sites, we determined Brønsted-Evans-Polanyi (BEP) relationships for the entire dealumination pathway. Moreover, it is shown that not only the initiation and propagation mechanisms are primordial for the understanding of an Al extraction, but also the confinement effect on EFAL species within the zeolites cavities. Finally, from the energy profile of combined dealumination/desilication pathways, we show that it is thermodynamically favoured to extract extraframework Si species (EFSI) in the course of dealumination.

Ce travail vise non seulement à la conception et la fabrication de nouvelles puces microfluidiques pour l'oxydation de l'alcool benzylique, mais aussi au développement d'une méthode utilisant le plasma. Cette dernière est consacrée à la fonctionnalisation de surface avec un liant afin d'ancrer des particules de catalyseur. Les résultats montrent que le procédé PECVD est une méthode universelle permettant de déposer un nombre élevé de fonctions amines à partir de l’APTES sur différentes surfaces. Suite à l’étude des différents paramètres, des conditions optimales ont été trouvées. En effet, par rapport à la fonctionnalisation conventionnelle par voie humide, une meilleure hydrophilicité, une épaisseur de dépôt ainsi qu’une densité de groupements amines plus élevées ont été obtenus sur les échantillons traités. De plus, les résultats avec les AuNPs immobilisés sur la zéolite indiquent que l’APTES est un meilleur précurseur que le MPTES car il offre une plus grande teneur en or. Pour la zéolite et AuNPs@zéolite, les particules sont fonctionnalisées à l'aide du CES en tant qu’agent de liaison pour les amines protonées présentes sur la surface du COC ; ce dernier étant prétraité en utilisant le procédé PECVD. Le microréacteur à base d'or présente une sélectivité élevée stable au benzaldéhyde (~94%). Cependant, il montre également une conversion faible d'alcool benzylique (~20%). Le microréacteur type AuNPs@zéolites réalise la meilleure activité catalytique dans notre étude, car une sélectivité élevée par rapport au benzaldéhyde (>99%) est obtenue avec la conversion la plus élevée de l'alcool benzylique (~40%). / This work aims not only at designing and fabricating new microfluidic chips for benzyl alcohol oxidation, but also at developing a methodology of plasma devoted to the surface functionalization with linkage reagent in order to anchor catalyst particles in the next step. Results show that the PECVD method is a universal method that can deposit high amine content of APTES polymerized film on various substrate surfaces. Optimized plasma conditions for APTES deposition were found and lead to a better hydrophilicity of the substrates, a higher coating thickness, as well as a higher amine group density than the conventional wet chemistry method. In addition, the APTES depositions lead to a further higher coverage and amount of AuNPs when the pH value is 6.2. Moreover, the results of immobilizing AuNPs on zeolite indicate that APTES is a better linker than MPTES as it provides a higher amount of gold loading. For zeolite and AuNPs@zeolite deposition, the particles were functionalized with carboxyl group using CES as a linker for bounding the protonated amines on COC surface that is pre-modified using PECVD method. The latter coating is stable in hydrodynamic flows and could be further used in microfluidics. Finally, the gold \Y zeolite \AuNPs@zeolite microreactors are respectively connected into pre-designed microfluidic system. The gold type microreactor exhibits stable high selectivity to benzaldehyde (~94%). However, it also shows relative low benzyl alcohol conversion (~20%). The AuNPs@zeolites type microreactor performs the best catalytic activity in our study as a high benzaldehyde selectivity (>99%) is obtained with the highest benzyl alcohol conversion (~40%).

Avec l'entrée en vigueur des nouvelles réglementations sur les émissions polluantes des moteurs à essence, de plus en plus d'attention est portée sur la phase "de démarrage à froid" pendant laquelle environ 80% des hydrocarbures (HC) sont émis. Notre étude a porté sur le concept de diffusion "single-file" (dans les zéolithes 1-D) utilisé comme une approche possible pour diminuer les émissions de HC durant le démarrage à froid. Ce mécanisme est envisagé sur une variété de zéolithes aux structures MTW et IFR et pour l'étude de leur capacité de piégeage des molécules plus légères émises souvent avant que le catalyseur trois-voies atteigne sa température d'allumage. Dans ce projet, une série de zéolithes telles que AI- et Fe-ZSM-12 (structure MTW) avec différents cations (Na⁺, H⁺, Ag⁺ et Mg⁺) ainsi que B-SSZ-42 (structure IFR) sous la forme Na⁺ et H⁺ ont été synthétisées. La caractérisation par désorption à température programmée (DTP) d'éthylène et de toluène, utilisés comme adsorbats, a été examinée pour établir le potentiel de ces zéolithes comme pièges pour les HC. Nous avons aussi démontré la dépendance entre les performances des zéolithes en fonction du type de métal substitué (Al, Fe) dans le réseau, l'ampleur de cette substitution, le type de cation échangé, la structure des canaux, le diamètre des pores, et ainsi la présence d'autres types de molécules adsorbées comme la vapeur d'eau et/ou le gaz CO₂. Dans la série des échantillons AI-ZSM -12, celui qui a été sous forme protonique (HZSM-12), montre des capacités adsorption plus élevées pour les deux adsorbats, AI-ZSM-12 (Ag) montre des capacités élevées et stables pour piéger les deux adsorbats dans tous les mélanges étudiés, montrant ainsi son insensibilité par rapport au CO₂ et/ou H₂0. Il a été démontré que cet échantillon avait des températures de désorption plus élevées, de l'ordre de 300⁰C, pour les deux adsorbats. La substitution isomorphe d'Al par Fe dans les structures MTW n'a pas donné de grands changements au niveau de la capacité d'adsorption ni dans la température de désorption de ces deux adsorbats. B-SSZ-42 montre une capacité remarquable d'adsorption sous les deux formes Na⁺ et H⁺ pour l' éthylène et le toluène. En effet, la capacité d'adsorption des deux adsorbats est restée approximativement inchangée en présence des molécules de H₂0 et CO₂ coadsorbées. Les propriétés structurelles et acides de tous les échantillons synthétisés ont été aussi examinées par différentes techniques telles que: DRX, BET, MEB, MET, RMN, spectroscopie d' absorption atomique, FTIR de pyridine adsorbée, désorption des hydrocarbures à la température programmée et la thermo-désorption d'ammoniac.

Ce travail analyse l'ensemble des paramètres nécessaires à la compréhension du mécanisme de la formation des cirques et des mouvements de versants actuels qui s'y rattachent, ceci en vue d 'y définir les conditions géotechniques indispensables au zonage du risque, comme à tout projet d ' aménagement. * La première partie présente les traits généraux de l'île, l'occupation du sol des cirques et souligne les particularités hydro-météorologiques. * La deuxième partie concerne tous les événements géologiques qui se sont produits avant l'arrêt de l'activité volcanique du Piton des Neiges , vers 25 000 ans BP , On y expose le contexte géotectonique , puis les données lithostratigraphiques et structurales, ainsi que l'altération hydrothermale subie par les matériaux originels, en faisant ressortir les faits géologiques qui ont une incidence marquée sur les caractéristiques géotechniques globales du massif. * La troisième partie analyse les modalités de l'action des principaux agents morphogénétiques présidant à l ' évolution des reliefs, lors des périodes de calme éruptif, et aboutit à une interprétation des mécanismes de la naissance et du développement des cirques . * la quatrième partie exploite le schéma de distribution spatiale et temporelle issu des analyses précédentes pour une analyse de la dynamique et de l'érosion des versants, une classification géotechnique des terrains et une méthodologie de zonage du risque

Il y a des réservoirs de gaz naturel à travers le monde qui ne sont pas exploités en raison de leur haute teneur en C0₂. Il serait donc intéressant que la technologie soit améliorée pbur la purification du gaz naturel. La grande majorité des systèmes commerciaux de séparation des gaz par membrane utilise des polymères en raison de leur compacité, leur facilité d'utilisation et de leur coût. Cependant, les membranes polymériques conçues pour des séparations de gaz sont reconnues pour avoir un compromis entre la perméabilité et la sélectivité représenté par les courbes limites supérieures de Robeson. La recherche pour les matériaux membraines qui transcendent la limite supérieure de Robeson a été une question critique dans la recherche axée sur les membranes pour la séparation de gaz durant la dernière décennie. Ainsi, de nombreux chercheurs ont exploré l'idée de membranes à matrice mixte (MMM) pour surmonter ces limitations. Ces membranes combinent une matrice polymère avec un tamis moléculaire inorganique tel que les zéolithes. Ce travail présente une étude de la synthèse et de la caractérisation de nouvelles charges pouvant être utilisées dans les membranes à matrice mixte (MMM) pour la séparation du C0₂/CH₄. En première partie de cette thèse, nous avons développé une stratégie pour surmonter les approches précédentes qui sont problématiques pour greffer les charges zéolithes. Nous avons synthétisé et caractérisé la zéolithe FAU/EMT et étudié les effets de la polarité du solvant et de la nature des aminosilanes sur les propriétés physico-chimiques des charges, ainsi que sur les propriétés d'adsorption du C0₂. Après cela, avec l'aide d'un plan expérimental de Taguchi, nous avons optimisé les paramètres de la réaction de greffage de la zéolithe FAU/EMT avec l'agent 3-aminopropylméthyldiéthoxysilane (APMDES) pour préparer de bons remplissages greffés pour une utilisation dans les MMM. Par la suit, les charges préparées dans les conditions optimisées, sont greffées et incorporées dans une matrice de polyimide pour fabriquer des MMM pour la séparation du C0₂/CH₄. Les résultats obtenus ont montré qu'à 25 % (m/m), les charges greffées et imprégnées sur le polymère augmentaient à la fois la perméabilité et la sélectivité par rapport à des membrane de polyimide seul. Lors de la deuxième partie de ma thèse, nous avons développé la préparation, la caractérisation et les propriétés de séparation des gaz de C0₂/CH₄ de MMM comportant différents MOF et le polyimide 6FDA-ODA afin d'étudier l'effet de la fonctionnalisation par le ligand (-NH₂) sur la performance de séparation du C0₂/CH₄ par les MMM. Pour la première fois, nous avons choisi de nouveaux MOF à base de Zr (UiO-66, NH₂-UIO-66, UiO-67), ainsi que MOF-199 (HKUST-1) avec un ligand mixte fonctionnalisé (NH₂-MOF-199) basés sur des calculs de simulation pour la séparation de C0₂/CH₄ à partir des résultats expérimentaux rapportés précédemment. Les résultats obtenus ont montré une augmentation de la sélectivité pour la MMM sauf pour le remplissage avec UiO-67. La présence de groupes fonctionnels d'aminés dans le NH₂-UIO-66 a augmenté à la fois la sélectivité et la perméabilité du C0₂. D'autre part, une MMM faite avec UiO-66 a augmenté de manière significative la perméabilité du C0₂ par rapport à la membrane 6FDA-polyimide seul sans aucune perte de la sélectivité idéale.

L'aptitude des zéolithes à initier spontanément des séparations de charges durables constitue une de leurs propriétés les plus fascinantes. Dans le cadre de cette étude, l'adsorption de trois amines aromatiques (phénothiazine, tétraméthyl-p-phénylènediamine et diéthylaniline) possédant un potentiel d'ionisation faible (< 7 eV) a été étudiée dans des zéolithes à canaux de types mordénite, ZSM-5 et Ferriérite. Ces échantillons ont été caractérisés par spectroscopie d'absorption UV-visible par réflexion diffuse, spectroscopie de diffusion Raman et résonance paramagnétique électronique. Les effets de la largeur des pores et de la longueur de la chaine alkyle portée par la molécule ont ainsi été testés. L'ensemble des résultats a mis en évidence le rôle essentiel de l'effet du confinement sur le processus d'ionisation et sur la stabilisation des états de charges séparées pendant de longues durées. L'observation d'espèces radicalaires de longues durées de vie s'explique par un éloignement des électrons éjectés par rapport au site d'ionisation de la molécule (compartimentalisation). Le deuxième enjeu de cette thèse est consacré à l'étude d'une nouvelle voie de synthèse de nanoclusters d'argent au sein du réseau poreux des zéolithes. La formation des clusters est initiée par la réduction de cations Ag⁺ suite à l'ionisation spontanée ou photoinduite d'une molécule aromatique donneuse d'électron préalablement adsorbée dans les canaux. Les premières étapes de formation de ces nanoclusters d'argent ont été identifiées grâce à la spectroscopie d'absorption UV-visible résolue en temps et à l'utilisation de nanoparticules de zéolithes en solution colloïdale.

Les matériaux « coeur-coquille » composés d’une nanoparticule métallique encapsulée à l'intérieur de coquilles inorganiques (oxydes, carbone …) attirent de plus en plus l'attention par leurs propriétés particulières, en particulier dans le domaine de la catalyse. Les particules métalliques sont protégées par la coquille, qui empêche entre autres le frittage et la croissance des particules à haute température. Cependant, les coquilles sont généralement méso à macroporeuses et elles ne peuvent pas jouer le rôle de tamis moléculaire pour les molécules de taille nanométrique. En revanche, les zéolithes sont des solides cristallins microporeux dont les pores bien définis permettent une forte discrimination des réactifs basée sur la taille, la forme ou leur coefficient de diffusion. L’objectif de cette thèse visait à la synthèse de catalyseurs de type coeur-coquille dans lesquels la coquille est une zéolite microporeuse de structure MFI (silicalite-1 et ZSM-5), le coeur étant soit une particule de métal noble (Au, Ag, Pt, Pd), soit des alliages de ces différents métaux, soit enfin un métal de transition (Co, Ni, Cu). Ces catalyseurs ont été appliqués dans des réactions d'hydrogénation sélective (aromatiques substitués) et l'oxydation sélective de CO en présence d'hydrocarbures. Nous avons ainsi montré que la coquille zéolithique, tout en protégeant les particules du frittage, modifie la sélectivité des réactions en interdisant aux réactifs volumineux d’atteindre les sites catalytiques / Nanostructured yolk-shell materials, which consist of metal nanoparticle cores encapsulated inside hollow shells, attract more and more attention in material science and catalyst applications during the last two decades. Metal particles are usually highly mono-dispersed in size and isolated from each other by the shell, which prevents growth by sintering at high temperature. Because they are generally made of meso/macroporous oxides or amorphous carbon, shells cannot carry out molecular sieve-type separation of molecules at the nanometric scale. The aim of the present thesis was to synthesize yolk-shell catalyst with microporous zeolite shells (silicalite-1 and ZSM-5), containing noble (Au, Pt, Pd) transition (Co, Ni, Cu) and alloy metal nanoparticles. Zeolites are crystalline microporous solids with well-defined pores capable of discriminating nanometric reactants on the basis of size, shape and diffusion rate. Zeolite-based yolk-shell catalysts have been applied in selective hydrogenation (toluene and mesitylene) and oxidation (CO) reactions in the presence of hydrocarbons. Zeolite shells not only plaid a key role as membranes, thus changing selectivities as compared to conventional supported catalysts, but they also protected metal nanoparticles from sintering under reaction conditions