Photocatalytic overall water splitting (OWS) is a promising approach for hydrogen production, leveraging solar energy to convert water into hydrogen and oxygen efficiently. However, the efficiency of current photocatalytic systems remains significantly below theoretical limits due to intrinsic constraints of semiconductor-based materials. Plasmonic metal-semiconductor photocatalysts represent a transformative solution by utilizing localized surface plasmon resonance (LSPR) to enhance light harvesting and promote hot electron transfer, effectively addressing these limitations. This study highlights the role of ultrafast spectroscopic techniques in revealing the temporal and spatial dynamics underlying plasmonic enhancement. These insights uncover key energy transfer pathways and interfacial charge processes that are critical for improving photocatalytic performance. By integrating recent experimental evidence with emerging design strategies, we outline key principles for the rational development of next-generation photocatalysts. This work aims to advance the overall efficiency of OWS systems, paving the way for more effective solar-driven hydrogen production technologies.

The vibrational dynamics in the sub-THz range of mesoporous silica nanoparticles (MSNs) having ordered cylindrical mesopores was investigated. MCM-41 and SBA-15 particles were synthesized, and their structure was determined using scanning electron microscopy (SEM), low-angle X-ray diffraction (XRD), N₂ physisorption analyses, and Raman scattering. Brillouin scattering measurements are reported and enabled determining the stiffness of the silica walls (speed of sound) using finite element calculations for the ordered mesoporous structure. The relevance of this approach is discussed based on the comparison between the numerical and experimental results and previous works reported in the literature.

Matériaux à base graphène oxydé : de la dépollution des eaux à la catalyse de réactions chimiques: De nos jours, le rejet des eaux usées chargées en métaux lourds, dans le milieu environnant est une préoccupation majeure compte tenu des effets indésirables engendrés sur la santé humaine et sur l’environnement. Des nombreuses méthodes peuvent être mises en œuvre pour l'élimination des métaux lourds présents dans l'eau. Parmi elles, la technologie d'adsorption est reconnue par de nombreux auteurs comme l'une des meilleures techniques de traitement des eaux, en termes de coût initial, de flexibilité et de simplicité de conception. Des matériaux carbonés comme le graphène sont utilisés dans les nombreuses applications et en particulaire pour éliminer les métaux lourds des solutions aqueuses en raison de ses propriétés physico-chimiques exceptionnelles, notamment une grande surface spécifique (2600 m².g-1), une flexibilité, une bonne stabilité chimique, et conductivité électrique élevée. De plus, le graphène peut être facilement modifié chimiquement avec un processus d'oxydation permettant de générer des groupes fonctional de type époxy, hydroxyle et acide carboxylique sur sa surface. La fonctionnalisation de graphène oxydé (GO) peut améliorer ses propriétés et en particulier sa capacité maximale d'adsorption des ions métalliques. L’objectif de ce travail de thèse est de développer des approches simples et à faible coût qui soient rapides à mettre en œuvre ainsi que contrôlables et qui permettent de produire en grande quantité de l’oxyde de graphène modifiée et décoré avec des nano-métaux comme (la magnétite) pour l'élimination des ions métallique tels que Cu (II), Ni (II) et Co (II) des solutions aqueuses. L’étude de l’influence de quelques paramètres expérimentaux tels que le pH, le temps de contact et la concentration initiale sur la fixation de ces ions sur le support graphénique modifié a été effectuée. Dans un deuxième temps, nous avons modélisé les résultats expérimentaux avec divers modèles mathématiques permettant de dégager les différents paramètres afin de comparer la performance des matériaux testés. Des expériences de régénération ont également été menées pour explorer la recyclabilité des adsorbants à base de feuillets d'oxyde de graphène (GO). Enfin, nous avons utilisé les matériaux à base de graphène et des métaux adsorbés comme catalyseurs supportés pour les réactions d'homo-couplage et de couplage A3 dans les conditions expérimentales vertes.