Oxide inverse opals (IOs) with their high surface area and open porosity are promising candidates for catalyst support applications. Supports with confined mesoporous domains are of added value to heterogeneous catalysis. However, the fabrication of IOs with mesoporous or sub-macroporous voids (<100 nm) continues to be a challenge, and the diffusion of tracers in quasi-mesoporous IOs is yet to be adequately studied. In order to address these two problems, we synthesized ZnO IOs films with tunable pore sizes using chemical bath deposition and template-based approach. By decreasing the size of polystyrene (PS) template particles towards the mesoporous range, ZnO IOs with 50 nm-sized pores and open porosity were synthesized. The effect of the template-removal method on the pore geometry (spherical vs. gyroidal) was studied. The infiltration depth in the template was determined, and the factors influencing infiltration were assessed. The crystallinity and photonic stop-band of the IOs were studied using X-Ray diffraction and UV-Vis, respectively. The infiltration of tracer molecules (Alexa Fluor 488) in multilayered quasi-mesoporous ZnO IOs was confirmed via confocal laser scanning microscopy, while fluorescence correlation spectroscopy analysis revealed two distinct diffusion times in IOs assigned to diffusion through the pores (fast) and adsorption on the pore walls (slow).

Les travaux de cette thèse CIFRE, effectuée en collaboration entre l'UCCS et l'entreprise Mersen Gennevilliers, ont porté sur la compréhension de la protection anti-oxydation (PAO) du graphite, sur la résistance à l'exsudation du graphite protégé et sur l'élaboration de nouvelles formulations de protection. Le graphite étudié est utilisé dans le secteur aéronautique. La PAO est constituée d'une solution d'aluminophosphates imprégnée dans la porosité du graphite de façon à en protéger le volume complet. La protection obture en partie la porosité et limite l'accès aux sites actifs du graphite. Le procédé industriel d'imprégnation a été transposé au laboratoire, ce qui a permis de comparer le comportement de la PAO dans la porosité du graphite et en creuset. L'effet du traitement thermique, de l'humidité, du rapport P/Al et de la porosité sur les phases présentes a été investigué par RMN et DRX. Les pièces de graphite imprégnées étant sujettes à une dégradation en conditions hydrothermales, une phase résistante a été identifiée et stabilisée dans la porosité en faisant varier le rapport P/Al de la solution. De nouvelles formulations de PAO, où une partie de l'aluminium a été substitué par différents cations, ont été testées, et leurs performances comparées avec une solution d'aluminophophates seule, mais elles n'ont pas mené à une amélioration de la protection anti-oxydation.