Amélioration des propriétés photocatalytiques des oxydes semiconducteurs : Synthèse, caractérisation et évaluation des performances photo catalytiques

Abstract

Cette thèse est une contribution à l'effort scientifique visant à relever les défis auxquels est confronté le processus de la photocatalyse, principalement : (i) l'élargissement de l'absorption de la lumière UV-visible, (ii) la séparation rapide/la mobilité élevée des porteurs de charges, (iii) l’amélioration de la réactivité de surface/(iv) la recyclabilité à long terme/la stabilité chimique contre la photo corrosion en milieu aqueux. Une des alternatives pour étendre une absorption UV-visible accrue/meilleure séparation de charge est l’intercalation de molécules dans la structure cristallographique des oxydes semiconducteurs. A cet égard, la première partie de la présente thèse fait état de la préparation de composés intercalés de formule chimique WO3.xH2O par la méthode de chimie douce/de leur caractérisation par ATG-DSC, DRX, SPX, IR-TF, spectroscopie Raman/MEB-EDX. En outre, leurs structures ont été raffinées par la méthode de Rietveld, tandis que les propriétés électroniques telles que l'énergie de gap, bande de conduction/bande de valence ont été estimées par spectroscopie de réflectance UV-visible. Les résultats obtenus montrent que l'intercalation de molécules de l'eau dans la structure d'oxyde de tungstène réduit l'énergie de gap de 2,4 eV à 2,16 eV pour WO3.H2O/2,31 eV pour WO3.2H2O. L'efficacité photocatalytique des matériaux obtenus a été étudiée par des tests de réaction de génération de l'oxygène en présence d’électron accepteur (Ag+)/la photodégradation oxydative du polluant organique (orange G). En conséquence, les échantillons intercalés se sont avérés avoir les efficacités photocatalyique les plus élevées par rapport à l'échantillon anhydre. Ces résultats ont été expliqués à l'aide d'une analyse structurelle qui indique que l'angle d'inclinaison moyen W-O-W dans le WO3 est moins important comparé au WO3.2H2O/au WO3.H2O, ce qui est responsable du rétrécissement de l’énergie de gap/de la haute performance photocatalytique. De plus, la stabilité photochimique des matériaux a été étudiée en fonction du pH, les résultats révèlent que l'intercalation de l'eau est bénéfique pour la stabilité photochimique.