Synthèse et caractérisation de solutions solides ZnO/CeO2 et CeO2/La2O3/ZnO pour la minéralisation photocatalytique du diclofénac de sodium en solution aqueuse

Abstract

La présence de résidus pharmaceutiques dans les milieux aquatiques est une préoccupation majeure. Parmi ceux-ci, le diclofénac de sodium est un anti-inflammatoire non stéroïdien détecté dans les eaux usées. Parmi les méthodes de traitement de ces eaux, la photocatalyse hétérogène constitue une méthode efficace et prometteuse. Comparé au TiO2, largement utilisé en photocatalyse, le ZnO est une alternative présentant une activité photocatalytique intéressante sous irradiation UV. Cependant, son activité photocatalytique est atténuée par une recombinaison de charge plus rapide et une mauvaise séparation des paires électron-trou sous irradiation visible, et sa sensibilité à la photo-corrosion limite sa capacité à minéraliser les polluants récalcitrants sous rayonnement UV-visible. Afin d'améliorer l’activité photocatalytique du ZnO dans la région visible, son association avec des espèces métalliques est très attractive. Pour cela, nous avons opté pour l’oxyde de cérium CeO2 considéré comme un bon accepteur d’électrons et un excellent support de stockage d’oxygène en dehors de sa grande stabilité thermique et sa non-toxicité. Des matériaux de la solution solide Ce1-xZnxO2-x lacunaires en oxygène ont été préparés par voie de chimie douce en présence d’acide citrique et caractérisés par diverses techniques. L'insertion du cérium génère des lacunes en oxygène et des sites actifs responsables d'une meilleure minéralisation photocatalytique du diclofénac sous la lumière visible. Ensuite, nous avons synthétisé des composés ternaires CeO2/La2O3/ZnO et leur activité photocatalytique a été évaluée sous irradiation solaire pour la dégradation du diclofénac. Les résultats ont montré que l’addition de lanthane au sein de la solution solide Ce1- xZnxO2-x permet d’améliorer d’avantage la minéralisation photocatalytique du diclofénac dans l’eau.