Résumé :

Les pérovskites halogénées se sont imposées au cours de la dernière décennie comme une classe de matériaux de premier plan pour la conversion de l'énergie solaire et de nombreuses applications optoélectroniques, en raison de leurs propriétés optoélectroniques remarquables, de leur faible coût de mise en œuvre et de leur grande versatilité compositionnelle. Malgré ces avancées, leur déploiement en photocatalyse demeure fortement limité par leur faible stabilité, notamment en milieu aqueux ou dans des conditions d’humidité élevée, ainsi que par les préoccupations environnementales et sanitaires liées à la toxicité des composés à base de plomb. Cette thèse s'inscrit dans une démarche de conception rationnelle de matériaux composites à base de pérovskites halogénées, visant à accroître leur stabilité tout en préservant, voire en améliorant, leurs propriétés photocatalytiques. À cette fin, des hétérostructures sont élaborées par l'association de pérovskites halogénées à différentes familles de matériaux fonctionnels, notamment des matériaux carbonés (H-GDY), des oxydes métalliques (TiO2) et des photosensibilisateurs moléculaires (éosine Y). L'ingénierie de ces interfaces a pour objectif de renforcer la stabilité des pérovskites vis-à-vis de l'humidité et des milieux aqueux, tout en favorisant le transfert interfacial des porteurs de charge, en limitant leur recombinaison et, par conséquent, en améliorant l'efficacité photocatalytique des systèmes développés. Par ailleurs, en s'appuyant sur les connaissances acquises à partir des systèmes à base de plomb, cette étude explore le développement de pérovskites halogénées sans plomb en tant qu'alternatives plus durables et respectueuses de l'environnement. Une attention particulière est portée à la compréhension des relations entre la structure, les propriétés physico-chimiques et les performances photocatalytiques. À cet effet, les matériaux sont caractérisés au moyen d'un ensemble complémentaire de techniques structurales, spectroscopiques, électrochimiques et photophysiques, permettant d'élucider les mécanismes régissant leurs propriétés électroniques et leur comportement sous irradiation. Enfin, les matériaux élaborés sont évalués dans différentes réactions photocatalytiques d'oxydoréduction, notamment la réduction du dioxyde de carbone, la valorisation de composés issus de la biomasse et la production photocatalytique d'hydrogène. Les résultats obtenus démontrent que l'ingénierie des interfaces constitue une stratégie particulièrement efficace pour améliorer les performances des pérovskites halogénées. Ce travail apporte ainsi de nouvelles perspectives pour le développement de photocatalyseurs performants, stables et durables destinés aux technologies de conversion et de valorisation de l'énergie solaire.