Elaboration de photocatalyseurs à base de nanotubes de TiO2 modifiés par WO3 et ZnO : applications à l'élimination de méthyléthylcétone et de l'H2S sous illumination UV-A et solaire

• Main Author: Yamin, Yas
• Other Authors: Strasbourg
• Language: fr
• Published: 2013
• Subjects: Nanotubes de TiO2; Modification avec WO3 et ZnO; Méthyléthylcétone; H2S; Titania nanotubes; Modification with WO3 and ZnO; Methylethylketone; 541.39
• Online Access: http://www.theses.fr/2013STRAF016/document

Il est couramment admis que le niveau de pollution dans l'environnement intérieur pouvait dépasser le niveau de pollution extérieur. C’est la raison pour laquelle la qualité de l'air intérieur est devenue une préoccupation sociétale importante en raison de la durée croissante que nous passons dans ces environnements. Les procédés d'oxydation avancée (POA), parmi lesquels l'oxydation photocatalytique, sont des techniques pertinentes pour la purification de l'air. En photocatalyse, les nanotubes de titane montrent un intérêt tout particulier en raison de leurs propriétés intrinsèques spécifiques de par leurstructure tubulaire. Ce matériau unidimensionnel engendre un rapport surface/volume important qui donne accès à une surface spécifique et à des capacités d’adsorption importantes, mais aussi à des propriétés de transport électronique accrues. Deux molécules modèles gazeuses ont été retenues, la méthyléthylcétone (MEC) et le sulfure de dihydrogène (H2S). Ces molécules diffèrent de par leur composition chimique (présence ou non d’hétéroatomes) et leurs propriétés physico-chimiques et reflètent différentes catégories de pollutions chimiques et olfactives. Afin d’améliorer les performances photocatalytiques des nanotubes, de TiO2 synthétisés par méthode hydrothermale, que ce soit sous illumination UV-A ou solaire, des modifications avec un autre semi-conducteur WO3 ou ZnO ont été entreprises. Les mêmes modifications ont également été réalisées sur le photocatalyseur commercial TiO2 P25 (Evonik). Une des finalités de ce travail est la corrélation des conditions de synthèse de ces matériaux avec leurs caractéristiques physico-chimiques et avec leurs propriétés photocatalytiques vis-àvis de l’élimination des deux polluants étudiés. Une approche mécanistique a également été menée. === Indoor air quality has become an important social concern due to the increased amount of time spent in indoor environment. It is now well admitted that the pollution level in indoor environment could exceed the pollution level outdoor. Advanced Oxidation Processes (AOP), such as photocatalytic oxidation, are promising technologies for air purification. The synthesis and applications of high aspect ratio onedimensional titania-based nanostructures have attracted increasing attention. In photocatalysis, titania nanotubes have already shown enhanced photocatalytic efficiency over nanoparticles, enabled by highersurface area, tubular structure with higher charge carriers generation and transfer efficiency. However, together with visible light activation, higher efficiency is a challenging task. The fundamental challenges are to develop controlled and self-assembled 1D-TiO2-based nanostructures for improving the light absorption, generation and transfer of electrons and specific surface area. In this thesis, two model gas molecules were used, methyl ethyl ketone (MEK) and dihydrogen sulfide (H2S). These molecules differ in their chemical composition (presence or absence of heteroatoms) and their physico-chemical properties and reflect different types of chemical and odor pollutions. In order to improve the photocatalyticperformance of TiO2 nanotubes synthesized by the hydrothermal method, either under UV-A or solar illumination, modifications with another semiconductor, WO3 or ZnO, were made. The same modifications were also made on the commercial photocatalyst TiO2 P25 (Evonik). One of the aims of this study is the correlation of synthesis conditions of these materials with their physico-chemical properties and their photocatalytic properties regarding the elimination of the two pollutants studied. A mechanistic approach was also conducted.