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The thesis manuscript deals with a topical issue, related to the valorization of porous materials, like clays and zeolites to solve the energy problems. The research carried out concerns more precisely the improvement of the adsorptive properties of bentonites, with a view to their use in gas retention processes. Firstly, development of an economic method to dissociated water for hydrogen production. Secondly, the reversible capture for hydrogen storage. The solutions envisaged in the work of this doctoral thesis propose in a first part a study of the parameters influencing the conversion efficiency of the luminous energy and then the chemical energy for the water dissociation into oxygen and hydrogen. The effects of the height-base ratio of the electrolysis cell, the temperature of the electrolyte, the time, the salinity, the pH and the nature of the electrolyte are investigated. In a second part, which has been the subject of intense experimentation, modifications of clay surfaces and mesoporous silica like SBA-15 and SBA-16 by insertion of dendrimers can (i) encapsulate copper and palladium nanoparticles and (ii) generate adsorption sites to retain hydrogen by weak interactions, thus allowing its subsequent release by simple forced convection, without requiring heating. As a result, the modification procedures involved an intensification of these interactions to obtain economic, recyclable, non-polluting and high added-value adsorbents. The storage of hydrogen in such porous matrices is a major problem in view of the urgent need to find substitutes for polluting and exhaustible fossil energy sources. This makes it a major problem to be solved first. Highlighting the possibility of modifying the clays at lower cost will surely increase the interest in furthering research in this direction.; Le manuscrit de thèse traite d’une thématique d’actualité, liée à la valorisation de matériaux poreux, plus particulièrement des argiles et zéolithes pour des applications en chimie verte et environnementale pour résoudre des problématiques énergétiques. Les recherches menées concernent plus précisément l’amélioration des propriétés adsorptives de bentonites, en vue de leur utilisation dans des procédés de rétention des gaz. La thèse est centrée sur deux axes principaux : 1. Développement d’une méthode économique de production de l’hydrogène par dissociation de l’eau ; 2. capture réversible de l’hydrogène en vue de son stockage. Les solutions envisagées dans les travaux de cette thèse de doctorat proposent dans une première partie une étude des principaux paramètres influence l’efficacité d’un dispositif de conversion de l’énergie lumineuse en courant électrique puis énergie chimique de dissociation de la molécule d’eau en oxygène et hydrogène. Les effets du rapport hauteur-base de la cellule d’électrolyse, de la température de l’électrolyte, de l’heure de la journée, de la salinité, du pH et de la nature de l’électrolyte sont investigués. Dans une seconde partie, qui a fait l’objet d’intenses expérimentations, des modifications de surfaces argileuses et de silice mésoporeuse de type SBA-15 et SBA-16 par insertion de dendrimères pouvant : 1. Encapsuler des nanoparticules de cuivre et de palladium, et 2. générer des sites d’adsorption capables de retenir l’hydrogène par de faibles interactions, permettant ainsi sa libération ultérieure par simple convection forcée, sans nécessiter un chauffage. De ce fait, les procédures de modification vont impliquer une intensification de ces interactions pour obtenir des adsorbants économiques, recyclables, non polluants et à haute valeur ajoutée. Le stockage de l’hydrogène dans de telles matrices poreuses est une grande problématique devant l’urgence de trouver des substituts aux sources d’énergie fossiles polluantes et épuisables. Ceci en fait une problématique majeure devant être résolue prioritairement. La mise en évidence de la possibilité de modification des argiles à moindre coût va sûrement accroître l’intérêt pour l’approfondissement des recherches dans ce sens. Le manuscrit rédigé est structuré en plusieurs chapitres inspirés des principaux aspects abordés dans les quelques articles publiés dans des revues à facteur d’impact appréciable. Les conclusions obtenues à partir de cette thèse sont les suivantes :Synthèse des Métal-Organo-Argiles (MOA) grâce à la dispersion in-situ des nanoparticules Pt0 et Pd0 dans l'enchevêtrement de dendrimères polyalcool sur support montmorillonite.Synthèse de nouvelles matrices basées sur d'autres aluminosilicates en tant que matrices hôtes inorganiques. Développement d’un nouveau concept de capture du gaz véritablement réversible utilisant des adsorbants à base de dendrimère/argile ne nécessitant pas de régénération thermique. Les résultats montrent que les polyalcools sur un support d'argile retiennent de manière réversible le dioxyde de carbone (CO2). La rétention d'hydrogène est effectuée par des interactions physiques, supportées par une libération facile de gaz entre 20 °C et 75 °C ou même à température ambiante sous vide, qui démontre la capture réversible de l'hydrogène. Un modèle de diffusion intraparticulaire / film est utilisé dans la cinétique d'adsorption.L'augmentation de l'adsorption d'hydrogène avec l'augmentation du temps de contact fournit des preuves sur l'occurrence de phénomènes de diffusion.

The thesis manuscript deals with a topical issue, related to the valorization of porous materials, like clays and zeolites to solve the energy problems. The research carried out concerns more precisely the improvement of the adsorptive properties of bentonites, with a view to their use in gas retention processes. Firstly, development of an economic method to dissociated water for hydrogen production. Secondly, the reversible capture for hydrogen storage. The solutions envisaged in the work of this doctoral thesis propose in a first part a study of the parameters influencing the conversion efficiency of the luminous energy and then the chemical energy for the water dissociation into oxygen and hydrogen. The effects of the height-base ratio of the electrolysis cell, the temperature of the electrolyte, the time, the salinity, the pH and the nature of the electrolyte are investigated. In a second part, which has been the subject of intense experimentation, modifications of clay surfaces and mesoporous silica like SBA-15 and SBA-16 by insertion of dendrimers can (i) encapsulate copper and palladium nanoparticles and (ii) generate adsorption sites to retain hydrogen by weak interactions, thus allowing its subsequent release by simple forced convection, without requiring heating. As a result, the modification procedures involved an intensification of these interactions to obtain economic, recyclable, non-polluting and high added-value adsorbents. The storage of hydrogen in such porous matrices is a major problem in view of the urgent need to find substitutes for polluting and exhaustible fossil energy sources. This makes it a major problem to be solved first. Highlighting the possibility of modifying the clays at lower cost will surely increase the interest in furthering research in this direction.; Le manuscrit de thèse traite d’une thématique d’actualité, liée à la valorisation de matériaux poreux, plus particulièrement des argiles et zéolithes pour des applications en chimie verte et environnementale pour résoudre des problématiques énergétiques. Les recherches menées concernent plus précisément l’amélioration des propriétés adsorptives de bentonites, en vue de leur utilisation dans des procédés de rétention des gaz. La thèse est centrée sur deux axes principaux : 1. Développement d’une méthode économique de production de l’hydrogène par dissociation de l’eau ; 2. capture réversible de l’hydrogène en vue de son stockage. Les solutions envisagées dans les travaux de cette thèse de doctorat proposent dans une première partie une étude des principaux paramètres influence l’efficacité d’un dispositif de conversion de l’énergie lumineuse en courant électrique puis énergie chimique de dissociation de la molécule d’eau en oxygène et hydrogène. Les effets du rapport hauteur-base de la cellule d’électrolyse, de la température de l’électrolyte, de l’heure de la journée, de la salinité, du pH et de la nature de l’électrolyte sont investigués. Dans une seconde partie, qui a fait l’objet d’intenses expérimentations, des modifications de surfaces argileuses et de silice mésoporeuse de type SBA-15 et SBA-16 par insertion de dendrimères pouvant : 1. Encapsuler des nanoparticules de cuivre et de palladium, et 2. générer des sites d’adsorption capables de retenir l’hydrogène par de faibles interactions, permettant ainsi sa libération ultérieure par simple convection forcée, sans nécessiter un chauffage. De ce fait, les procédures de modification vont impliquer une intensification de ces interactions pour obtenir des adsorbants économiques, recyclables, non polluants et à haute valeur ajoutée. Le stockage de l’hydrogène dans de telles matrices poreuses est une grande problématique devant l’urgence de trouver des substituts aux sources d’énergie fossiles polluantes et épuisables. Ceci en fait une problématique majeure devant être résolue prioritairement. La mise en évidence de la possibilité de modification des argiles à moindre coût va sûrement accroître l’intérêt pour l’approfondissement des recherches dans ce sens. Le manuscrit rédigé est structuré en plusieurs chapitres inspirés des principaux aspects abordés dans les quelques articles publiés dans des revues à facteur d’impact appréciable. Les conclusions obtenues à partir de cette thèse sont les suivantes :Synthèse des Métal-Organo-Argiles (MOA) grâce à la dispersion in-situ des nanoparticules Pt0 et Pd0 dans l'enchevêtrement de dendrimères polyalcool sur support montmorillonite.Synthèse de nouvelles matrices basées sur d'autres aluminosilicates en tant que matrices hôtes inorganiques. Développement d’un nouveau concept de capture du gaz véritablement réversible utilisant des adsorbants à base de dendrimère/argile ne nécessitant pas de régénération thermique. Les résultats montrent que les polyalcools sur un support d'argile retiennent de manière réversible le dioxyde de carbone (CO2). La rétention d'hydrogène est effectuée par des interactions physiques, supportées par une libération facile de gaz entre 20 °C et 75 °C ou même à température ambiante sous vide, qui démontre la capture réversible de l'hydrogène. Un modèle de diffusion intraparticulaire / film est utilisé dans la cinétique d'adsorption.L'augmentation de l'adsorption d'hydrogène avec l'augmentation du temps de contact fournit des preuves sur l'occurrence de phénomènes de diffusion.

Porous inorganic materials are of great interest owing to their potential in energy applications. The general objective of the present thesis concerns the development of functional (carbo)nitrides for hydrogen generation and storage (material design, elaboration, properties and applications). The PDCs route, which offers a large number of opportunities in chemistry and ceramic sciences, has been applied to produce functional (carbo)nitrides materials. Firstly, we prepared porous binary systems such as AlN and BN by replicating the structure of CMK-3 and that of activated carbon. After pyrolysis and removal of the template, we demonstrated the feasibility of producing nitrides with tailored porosity. Moreover, by coupling the PDCs route with the aerogel technology, we succeeded in preparing polymer-derived AlN and BN aerogels. We assessed the potential of these porous AlN and BN materials in nanoconfinement of two chemical hydrides, namely sodium alanate and ammoniaborane, respectively. In both cases, the nanoconfinement destabilized the network of the hydride and favored the release of H2 at low temperature. Besides, in the case of nanoconfined ammoniaborane, no evolution of undesired gaseous by-products was observed, which means that pure hydrogen was produced in our conditions. Secondly, we prepared porous quaternary systems through the association of AlN/BN with Si-based ceramics. In particular, we investigated the preparation of SiAlCN with tailored porosity by using two approaches: the “molecular building block” and “single-source precursor” approaches. Concerning the former, we investigated the preparation of ordered mesoporous materials to be used as catalytic supports for hydrolysis of alkaline solution of sodium borohydride. We succeeded in generating high amounts of H2 with attractive kinetics. Concerning the latter approach, the work was focused on the investigation of the chemistry of SiAlCN and SiBCN materials with a particular focus on the elaboration of SiAlCN microcellular foams by a sacrificial processing route.; Les matériaux céramiques poreux présentent des propriétés de grand intérêt grâce à leur potentiel dans les applications de l'énergie. L'objectif général de cette thèse concerne le développement de matériaux (carbo)nitrures pour la production et le stockage de l'hydrogène (synthèse, caractérisation, propriétés et applications). La voie polymère précéramique, offrant un grand nombre de possibilités dans la chimie et la science des céramiques, est utilisée pour élaborer ces matériaux. Tout d'abord, nous avons préparé les systèmes binaires poreux tels que AlN et BN en répliquant la structure du CMK-3 et du charbon actif. Après pyrolyse, nous avons démontré la faisabilité de produire des nitrures avec une porosité adaptée. Par ailleurs, en couplant la voie polymère précéramique avec la technologie des aérogels, nous avons réussi à préparer des aérogels AlN et BN avec une porosité relativement élevée. Nous avons évalué le potentiel de ces matériaux poreux pour le nanoconfinement de deux hydrures chimiques, l'alanate de sodium et l'ammoniaborane, respectivement. Dans les deux cas, la nanoconfinement a déstabilisé le réseau de l'hydrure et a permis la libération de H2 à de basses températures ; en outre, dans le cas de l'ammoniaborane confiné, aucun sous-produit gazeux indésirable n'a été détectée, ce qui confirme la pureté du H2 dégagé. Deuxièmement, nous avons préparé des systèmes quaternaires poreux par association de AlN/BN avec des céramiques à base de silicium. En particulier, nous avons élaboré des céramiques SiAlCN en utilisant deux approches: la voie à « 2 sources » et la voie à « source unique ». En ce qui concerne la première, nous avons préparé des matériaux mésoporeux ordonnés qui ont été utilisés comme supports catalytiques pour l'hydrolyse d'une solution alcaline de borohydrure de sodium. Nous avons réussi à générer du H2 avec des cinétiques élevées. En ce qui concerne la seconde approche, le travail a porté sur l'étude de la chimie de matériaux SiAlCN et SiBCN. Des mousses cellulaires SiAlCN ont été préparées par l'utilisation de charges sacrificielles.

Porous inorganic materials are of great interest owing to their potential in energy applications. The general objective of the present thesis concerns the development of functional (carbo)nitrides for hydrogen generation and storage (material design, elaboration, properties and applications). The PDCs route, which offers a large number of opportunities in chemistry and ceramic sciences, has been applied to produce functional (carbo)nitrides materials. Firstly, we prepared porous binary systems such as AlN and BN by replicating the structure of CMK-3 and that of activated carbon. After pyrolysis and removal of the template, we demonstrated the feasibility of producing nitrides with tailored porosity. Moreover, by coupling the PDCs route with the aerogel technology, we succeeded in preparing polymer-derived AlN and BN aerogels. We assessed the potential of these porous AlN and BN materials in nanoconfinement of two chemical hydrides, namely sodium alanate and ammoniaborane, respectively. In both cases, the nanoconfinement destabilized the network of the hydride and favored the release of H2 at low temperature. Besides, in the case of nanoconfined ammoniaborane, no evolution of undesired gaseous by-products was observed, which means that pure hydrogen was produced in our conditions. Secondly, we prepared porous quaternary systems through the association of AlN/BN with Si-based ceramics. In particular, we investigated the preparation of SiAlCN with tailored porosity by using two approaches: the “molecular building block” and “single-source precursor” approaches. Concerning the former, we investigated the preparation of ordered mesoporous materials to be used as catalytic supports for hydrolysis of alkaline solution of sodium borohydride. We succeeded in generating high amounts of H2 with attractive kinetics. Concerning the latter approach, the work was focused on the investigation of the chemistry of SiAlCN and SiBCN materials with a particular focus on the elaboration of SiAlCN microcellular foams by a sacrificial processing route., Les matériaux céramiques poreux présentent des propriétés de grand intérêt grâce à leur potentiel dans les applications de l'énergie. L'objectif général de cette thèse concerne le développement de matériaux (carbo)nitrures pour la production et le stockage de l'hydrogène (synthèse, caractérisation, propriétés et applications). La voie polymère précéramique, offrant un grand nombre de possibilités dans la chimie et la science des céramiques, est utilisée pour élaborer ces matériaux. Tout d'abord, nous avons préparé les systèmes binaires poreux tels que AlN et BN en répliquant la structure du CMK-3 et du charbon actif. Après pyrolyse, nous avons démontré la faisabilité de produire des nitrures avec une porosité adaptée. Par ailleurs, en couplant la voie polymère précéramique avec la technologie des aérogels, nous avons réussi à préparer des aérogels AlN et BN avec une porosité relativement élevée. Nous avons évalué le potentiel de ces matériaux poreux pour le nanoconfinement de deux hydrures chimiques, l'alanate de sodium et l'ammoniaborane, respectivement. Dans les deux cas, la nanoconfinement a déstabilisé le réseau de l'hydrure et a permis la libération de H2 à de basses températures ; en outre, dans le cas de l'ammoniaborane confiné, aucun sous-produit gazeux indésirable n'a été détectée, ce qui confirme la pureté du H2 dégagé. Deuxièmement, nous avons préparé des systèmes quaternaires poreux par association de AlN/BN avec des céramiques à base de silicium. En particulier, nous avons élaboré des céramiques SiAlCN en utilisant deux approches: la voie à « 2 sources » et la voie à « source unique ». En ce qui concerne la première, nous avons préparé des matériaux mésoporeux ordonnés qui ont été utilisés comme supports catalytiques pour l'hydrolyse d'une solution alcaline de borohydrure de sodium. Nous avons réussi à générer du H2 avec des cinétiques élevées. En ce qui concerne la seconde approche, le travail a porté sur l'étude de la chimie de matériaux SiAlCN et SiBCN. Des mousses cellulaires SiAlCN ont été préparées par l'utilisation de charges sacrificielles.