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International audience; The present work aims at presenting our investigations on the redox behaviour of Cu-or Mndoped LaFeO 3-based perovskite powders under three-way catalysis (TWC) relevant conditions. Two distinct La-deficient catalysts of generic formula La 0.67 Fe 0.8 Mn 0.2 O 3 and La 0.67 Fe 0.8 Cu 0.2 O 3 denoted as Mn-dLFO and Cu-dLFO, respectively, were prepared based on the conventional citrate complexation route and systematically investigated using complementary characterisation techniques. This study has made it possible to highlight fundamentally different structures. In Cu-dLFO, most Cu 2+ cations are expelled from the LaFeO 3 perovskite lattice in the form of a segregated CuO phase. On the other hand, in the case of Mn-dLFO, majority of Mn 3+ cations are stabilised within the perovskite solid solution, while substantial iron exsolution in the form of an additional α-Fe 2 O 3 phase was evidenced. The evolution of both catalysts during CO-TPR using operando Raman revealed the formation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) besides the relative structural stability of the LaFeO 3 lattice. The reduction of Mn 3+ to Mn 2+ , indirectly suggested by Raman analysis, is further supported by a quasi-in situ XPS study. The latter also evidenced the reduction of CuO to metal copper to a large extent in Cu-dLFO. In addition, a share of the α-Fe 2 O 3 phase present in Mn-dLFO is reduced to metal Fe 0 during CO oxidation, and is fully re-oxidised upon NO reduction. Our investigation thus evidences that both copper and manganese sites in Cu-dLFO and Mn-dLFO, respectively, are redox-active centres upon CO oxidation / NO reduction with, however, varying operating modes underpinned by their fundamentally different structures.

International audience; Lanthanum orthoferrite, a highly potential three-way catalyst, shaped as apolycrys-talline thin film has been comprehensively analysed by combining bulk and surface characterization techniques. The possibility to accomplish unprecedented surface information has been presented, thanks to the combined use of LEIS, XPS and ToF-SIMS. The structural, morphological and surface properties at nano-metric scale make such thin films indistinguishable from powdered solids. Thus, 5 the relevance of using such model materials for advanced surface investigations of LaFeO 3±δ-based three-way catalysts has been demonstrated.

The synthesis of titanium oxide nanoparticles by laser pyrolysis is studied in this work. This original gas phase technique is a versatile method which allows us to obtain a one-step synthesis of nanoparticles of controlled size, chemical composition and crystalline structure.In this study, two approaches have been proposed to synthesize titanium oxides nanoparticles with absorption in the visible range. In the first place, the synthesis of nitrogen doped titanium dioxide (TiO2) and second, the synthesis of less oxidized titanium oxides than TiO2.First, the synthesis of titanium dioxide nanoparticles is achieved through the use of titanium tetraisopropoxide as a precursor. The laser pyrolysis allows us to control the obtained TiO2 phase, anatase or rutile. Then, using ammonia as a dopant, we were able to synthesize nitrogen doped TiO2 anatase, with an absorption in the visible.Second, by changing the synthesis parameters, it was possible to synthesize nanoparticles of Magnéli phases, also having absorption in the visible. It was also possible to obtain under atmospheric pressure the TiO2-II phase, a high-pressure phase of TiO2 by oxidation of one of the Magnéli phases.Third, using the reducing effect of ammonia we were able to synthesize titanium oxynitrides, Ti(O,N). A detailed study by X-ray diffraction, X-ray absorption spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, electron energy loss spectroscopy and a study in temperature, allowed us to characterize the structure of this unusual phase. In addition, the optical properties were very interesting, since the material undergoes a transition metal/semiconductor depending on its oxidation and has a very high absorption in the visible region.Finally, the TiO2 nanoparticles and nitrogen doped TiO2 were used for the development of solid state, dye-sensitized solar cells. Initial results show that the morphology of these nanoparticles is suitable for their use for such devices, with yields close to the world state of the art. Secondly, it shows that the nitrogen doping allows to collect a larger amount of photons, through the area of absorption of these nanoparticles and to generate a higher current density., La synthèse de nanoparticules d’oxydes de titane par pyrolyse laser est étudiée dans ce mémoire. Cette technique de synthèse en voie gaz originale nous permet de modifier de manière souple les conditions de réaction et d’obtenir en une seule étape de synthèse des nanoparticules de taille, composition chimique et structure cristallographique contrôlées.Lors de cette étude, deux voies ont été envisagée afin de synthétiser des nanoparticules d’oxydes de titane présentant une absorption dans le domaine du visible. D’une part la synthèse de dioxyde de titane (TiO2) dopé azote et d’autre part, la synthèse d’oxydes de titane moins oxydés que le TiO2.Premièrement, la synthèse de nanoparticules de dioxyde de titane est réalisée grâce à l’utilisation du tetraisopropoxyde de titane comme précurseur. La pyrolyse laser nous permet de contrôler la phase de TiO2 obtenue, anatase ou rutile. Puis, en employant l’ammoniac comme dopant, nous avons pu synthétiser du TiO2 anatase dopé azote, présentant une absorption dans le visible.Deuxièmement, en modifiant les paramètres de synthèse, il a été possible de synthétiser des phases de Magnéli sous forme de nanoparticules, présentant également une absorption dans le visible. Il a également été possible d’obtenir à pression atmosphérique la phase TiO2-II, qui est une phase haute pression du TiO2, par oxydation d’une des phases de Magnéli. Troisièmement, en employant l’effet réducteur de l’ammoniac nous avons réussi à synthétiser des nanoparticules d’oxynitrures de titane Ti(O,N). Une étude poussée par diffraction de rayons X, spectroscopie d’absorption des rayons X, spectroscopie de photoélectrons X, spectroscopie de perte d’énergie électronique ainsi qu’une étude en température, nous ont permis de bien caractériser la structure de cette phase peu commune. De plus, les propriétés optiques se sont révélées très intéressante, puisque le matériau subit une transition métal/semi-conducteur selon son oxydation et présente une absorption très importante dans la région du visible.Enfin, les nanoparticules de TiO2 et de TiO2 dopées azote ont été employées pour l’élaboration de cellules solaire tout solide à colorant organique. Les premiers résultats montrent d’une part que la morphologie des ces nanoparticules est adaptée à leur emploi pour ce type de dispositifs, avec des rendements proche de l’état de l’art mondial. Et d’autre part, que le dopage à l’azote permet de collecter une quantité de photons plus importante grâce au domaine d’absorption de ces nanoparticules et de générer une densité de courant plus élevée.