Préparation et caractérisation de matériaux multifonctionnels nanostructurés pour des applications en catalyse hétérogène, en détection électrochimique, en adsorption des polluants et en conversion du CO₂

Le Doyen de la Faculté des Sciences et Techniques de Béni Mellal porte à la connaissance du public que Madame Safaa ADIM, soutiendra une thèse de Doctorat intitulée : « Préparation et caractérisation de matériaux multifonctionnels nanostructurés pour des applications en catalyse hétérogène, en détection électrochimique, en adsorption des polluants et en conversion du CO₂».

La soutenance publique aura lieu le Samedi 12 Décembre 2026 à 10h00 à l'Amphi 6, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, devant le jury composé de :

• Monsieur Adil ABOULKAS : Professeur, Faculté des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Président ;

• Monsieur El Mostafa MOUJAHID : Professeur, Faculté des Sciences, Université Chouaib Doukkali, El-Jadida, Rapporteur ;

• Monsieur Mohammed OUZZINE : Maître de Conférence Habilité, Faculté des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Rapporteur ;

• Monsieur Mohamed BENCHIKHI : Maître de Conférence Habilité, Faculté des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Rapporteur ;

• Monsieur Ahmed FATIMI : Maître de Conférence Habilité, Faculté des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Examinateur ;

• Madame Ana Belén DONGIL DE PEDRO : Chercheur Titulaire- HDR, Institut de Catalyse et de Pétrochimie, Conseil Supérieur de la Recherche Scientifique, CSIC, Madrid, Espagne, Co-directrice de thèse ;

• Madame Latifa BOUISSANE : Professeur, Faculté des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Directrice de thèse ;

Résumé:

La gestion des polluants industriels présents dans les eaux usées constitue un enjeu environnemental majeur, notamment pour les effluents contenant des substances organiques complexes telles que les colorants et les composés phénoliques. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse portent sur le développement et la caractérisation de matériaux métalliques multifonctionnels destinés à différentes applications dans le domaine du traitement des polluants, notamment en catalyse hétérogène, dans la conversion du CO₂, en électrochimie et dans l’adsorption des colorants anioniques. Les matériaux étudiés ont été principalement préparés par la méthode de coprécipitation. Une série de matériaux à base de métaux divalents et trivalents (Zn, Cu, Cr, Al, Co et Mg) a été développée. Par ailleurs, des nanocomposites amidon/ZnCr-HDL et lignine/MgAl-HDL ont été élaborés en associant les phases HDL à des matrices organiques afin d’améliorer leurs propriétés et leurs performances d’adsorption. Les matériaux obtenus ont été caractérisés par différentes techniques physicochimiques permettant d’étudier leurs propriétés structurales, thermiques, morphologiques, spectroscopiques et texturales, notamment la diffraction des rayons X (DRX), l’analyse thermogravimétrique et thermogravimétrique différentielle (ATG/DTG), la microscopie électronique à balayage couplée à la spectroscopie des rayons X à dispersion d’énergie (MEBEDX) et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR). La partie catalytique de cette thèse porte sur l’application des matériaux développés à la synthèse de composés hétérocycliques, notamment les dérivés de dihydropyrano[2,3-c]pyrazole. Les matériaux synthétisés présentent une activité catalytique significative, permettant d’obtenir les produits ciblés avec de bons rendements et dans des temps de réaction favorables En complément, une partie de ce travail, réalisée lors d’un stage de recherche en Espagne, a été consacrée à la conversion catalytique du dioxyde de carbone (CO₂), considéré comme l’un des principaux gaz à effet de serre. Les matériaux développés ont été évalués en tant que catalyseurs pour la conversion du CO₂ dans des conditions de catalyse hétérogène. Les performances catalytiques ont notamment été étudiées en fonction de la température, en portant une attention particulière à la conversion du CO₂ et à la formation des produits de réaction. Les résultats obtenus mettent en évidence le potentiel des matériaux étudiés pour la valorisation du CO₂ et permettent d’établir des relations entre leurs propriétés physicochimiques et leurs performances catalytiques. Des études électrochimiques ont également été réalisées sur certains des matériaux développés, utilisés comme modificateurs d’électrodes pour la détection de polluants métalliques, notamment les ions plomb (Pb²⁺) et mercure (Hg²⁺). Les électrodes modifiées ont présenté de bonnes performances analytiques, soulignant le potentiel des matériaux à base de HDL pour le développement de capteurs électrochimiques destinés à la détection des métaux lourds. Enfin, une étude théorique basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) a été menée afin de compléter les résultats expérimentaux et d’approfondir la compréhension des propriétés électroniques ainsi que des interactions entre les matériaux synthétisés et les espèces adsorbées. Les calculs DFT ont notamment permis d’étudier la structure électronique des HDL, la distribution des états électroniques et les interactions entre les surfaces des matériaux et les ions métalliques. L’analyse de la densité des états et des énergies d’adsorption a permis d’identifier les sites actifs et de mieux comprendre les mécanismes d’interaction et d’adsorption des polluants à l’échelle atomique. Cette approche théorique, combinée aux résultats expérimentaux, contribue ainsi à une meilleure compréhension des propriétés et des performances des matériaux multifonctionnels développés dans le cadre de cette thèse. 

Mots-clés : matériaux lamellaires ; pérovskites ; nanocomposites ; catalyse hétérogène ; études électrochimiques et DFT ; conversion du CO₂ ; adsorption ; applications environnementales.