Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

HAL Id: tel-01749893 https://hal.univ-lorraine.fr/tel-01749893 Submitted on 29

HAL Id: tel-01749893 https://hal.univ-lorraine.fr/tel-01749893 Submitted on 29 Mar 2018 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Propriétés photocatalytiques de TiO2 nanocristallins dopés par des cations (Li+, Na+ et K+) et des hétérojonctions à base de sulfures et d’oxydes métalliques / TiO2 Yassine Bessekhouad To cite this version: Yassine Bessekhouad. Propriétés photocatalytiques de TiO2 nanocristallins dopés par des cations (Li+, Na+ et K+) et des hétérojonctions à base de sulfures et d’oxydes métalliques / TiO2. Autre. Université Paul Verlaine - Metz, 2003. Français. NNT : 2003METZ017S. tel-01749893 AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine.fr LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm THESE Présentée à I'Université de Metz Pour I'obtention du grade de Docteur de l'Université de Metz Mention : Chimie, Chimie-Physique. Université de Metz , 1 - ^ é r ^ l , O ? J [-X.) 4U 'r] ) - - - - . - - ' \ J - 914+ Yassine BESSEKHOUAI) Directeur de recherche au CNRS, Ecole Cenftal de Lyon. Professeur à I'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Professeur à I'Université de Karlsruhe. Professeur à I'Université de Technologique de Belfort Montbéliard. Maître de conferences à I'Université de Metz (Directeur de thèse). Professeur à I'Université de Metz (Directeur de thèse). EXCLU DU Propriétés photocatalytiques de TiO2 nanocristallins dopés par des cations (Li*, Na* et K) et des hétérojonctions à base de sulfures et d'oxydes métalliques lTiO2. Soutenue le 18 Décembre2003 devant la commission d'examen : Rapporteurs M. Pierre Pichat M. Michael Grâtzel Membres du iurv : M. Esther Oliveros M. DidierKlein M. DidierRobert M. Jean-Victor Weber BIBLIOTHECI,JE UNIVERSITAIRE DE METZ I ltil tilt tilt il|il tlt ililt til ilil tilil lil ilil lll 022 486127 0 'oratoire de Chimie et Applications 'hOt ro t t é*floa*u a wrr^^ær"'tzt t/,ao ue catu carnfzf,/aaa^L *& *V ,-,t "//,tkt :t,L (."1rr"/ /"rb /,r* r*t/"rr./ t- /t r,æ/. "guArcU*.' C^tU**t l,^r" (?â,u4^elt'va/ Ary W 4,o*a,U'or-t,!ate*Lce, ta4âÀl4^Aaraal4àb r.alrry,, w fa^r.*rret a.,l - - a*,12W tO ,:a' t/r<t t**t*pr.cto.a' é/-rg ," /rarr".' Albert Einstein The Nobel Prize in Physics 1921 "for his services to Theoretical- Physics, and especially for his discovery of the l-aw of the photoeJectric effect" W,,: Ce trovail a été réalisé au Laboratoire de Chimie et Applications (LCA) de I'Université de Metz sous la direction du Prof, Dr J. V. Weber et du Dr D. Robert. Je prie Monsieur M. FERRIOL Directeur du Laboratoire de trouver I'expression de ma profonde gratitude pour I'accueil qu'il m'a rëservé au sein Laboratoire de Chimie et Applications. Je remercie particulièrement le Prof, Dr J. V. Weber et le Dr D. ROBERT qui ont bien voulu diriger ma thèse et m'ont constamment éclairë de leurs connaissances. Je tiens à leur adresser toute ma gratitude, pour leur disponibilité à mon égard et pour la confiance qu'ils m'ont témoigné en me donnant une liberté d'action dans la réalisation de mon trovail de recherche. J'ai pu apprécier pendant ma thèse leurs grandes qualités Scientifiques, Humaines et Culturelles. J'adresse mes plus vifs remerciements à Monsieur P.- PICHAT, Directeur de recherche au CNRS et Professeur à I'Ecole Centrale de Lyon (France), et Monsieur M. GRÀTZEL Professeur à l'Ecole Polytechnique Fédërale de Lausanne (Suisse) et Directeur du Laboratoire de Photoniques et Interfaces qui ont bien voulu me faire I'honneur et Ie privilège d'être rapporteurs de ma thèse- Je tiens à remercier Madame E. OLIVEROS, Professeur à I'université de Karlsruhe (Allemagne), d'avoir accepté de participer à ce jury. Qu'elle trouve ici l'expression de ma respectueuse gratitude. Monsieur D. KLEIN, Professeur à I'Universitë Technologique de Belfort Montbéliard (France), m'honore de sa prësence dans ce jury. Je tiens à lui exprimer mes sincères remerciements. Que Monsieur Ie Dr T. ZIMIr{Y Maître de contërences à I'université de Metz et rnembre du LCA, trouve ici l'expression de ma profonde reconnaissance et de ma ici du sincère amitië pour l'aide précieuse qu'il m'a apportée et pour ses conseils Humains avisés. Je ne saurais oublier de remercier Monsieur Le Dr. N. CHAOUI, Maî*e de conflhences à I'université de Metz et membre du LCA pour la collaboration qu'il m'a toujours manifestée, pour les discussions scientifiques que nous cuons souvent eu, pour sa disponibilité à mon égard et pour sa génërositë. Puisse t'il trouver ici I'expression de ma profonde amitié. Mes vifs remerciements vont vers ItI"" J. MAATOUG ainsi qu'à toute safamille pour toute I'aide et Ie soutien qu'ils rn'ont toujours apportés. Puisent t'ils trouver ici I'expression de ma profonde amitié. Je dédie cette thèse à la mémoire de mon Père Mr Mouhamed Bessekhouad et à ma Mère ltf" Baya Kerkar. Puisse ma Mère trouver ici l'expression de ma profonde reconnaissonce pour tout le soutien qu'elle m'a toujours témoignë pendant ces longues études et me pardonner pour toutes les années passées dans des laboratoires de recherches où j'étais absent lorsqu'elle avait besoin de moi. Tu es vraiment une Mère extraordinaire et je te serais reconnaissant toute ma vie. Je remercie aussi mes frères Samir et Mouhamed Najibe pour leurs soutiens permanant et de toute la patience qu'ils ont eue à mon égard. Je voudrais enfin associer à ces rernerciements toute l'équipe du laboratoire (LCA) ainsi que tous les membres de |'I.U.T de Chimie de l'Université de Metz, tout particulièrement llr(" C. Mitsch et Mr A. Koch. Table de matière Introduction générale. Chapitre I : Eléments de Photocatalyse Hétérogène. Introduction. Historique des semi-condcteurs utilisés en Photocatalyse Hétérogène. I-2.1 Semi-conducteurs à larges bandes interdites Er2 2.5 eV I-2.2 Semi-conducteurs de bandes interdites réduites E,< 2.5 eV I-2.2.L Les orydes simples. I-2.2.2. Composés des groupes II-VI. Cadmium. I-2.2.3. Composës des groupes III-V. I-2.2.4. Le Silicium. I-2. 2. 5. Composés lamellaires. I-2. 2. 6. Composés ternaires. Rappel sur la physique de la jonction semi-conducteur-électrolyte. Principe de la photocatalyse hétérogène appliqué à la dégradation de composés organiques en solution aqueuse. Propriétés de TiOz nanocristallin. P25 I-5.1 Cellules photovoltaïques à base de semi-conducteur nanocristallin. P26 I-5.2 Photocatalyse hétérogène. P28 I-5.3 Influence de la lumière sur la mouillabilité de TiOz. P29 Références. P30 Chapitre II: Préparation, optimisation et étude de dioxyde de titane P38 nanocristallin. P1 r-1 r-2 P4 P5 P7 P7 P9 P9 Pt0 PII P12 PI2 Pl4 Pl6 P23 r-3 t4 I-5 I-6 il-1 rt-z Introduction. Partie expérimentale. II-2. I . Préparation des catalyseurs. P39 P40 P40 II.3 II- 2. 2. Caractérkation des catalyseurs. II-2.3. Dëtermination de la photoactivitë. Résultats et discussions. II-3. 1. Caractérisation des catalyseurs II. 3.2. Activité photocatalytique. Conclusion intermédiaire. Optimisation de la méthode de synthèse 4. il-s.1. Effet du Méthanol. II-5.2. Effet de l'eau. II-5.3. Effet de HPC. II-5.4. Effet de la température et du temps de reJlux. il-5.5. Photoactivité du catalyseur optimisé enfonction du type de molécule à dégrader. Conclusion. Références. Chapitre III : Modification de TiOz par Li, Na et K. P43 P43 P44 P46 P49 P53 P53 P54 P56 P58 P59 P6T P63 P64 P66 rt-4 II-5 II-6 tt-7 ilI-l Introduction. III-2 Expérimentale. III-2. I. Préparation des catalyseurs. III- 2. 2. Caractérisations des échantillons. III-2.3. Détermination de Ia Photoactivité. III-3 Résultats et discussions. III-3.1. AnalyseDSC. III- 3. 2. Analyses structurales. III-3.3. Détermination du pHp"" des catalyseurs. III-3.4. Evaluation de la photoactivité de TiOz dopé au alcalin. III-3.3.1. Eîet du sodium. III-3.3.2. Efrfet du Potassium. III-3.3.3. Effet du Lithium. III-4 Investigation du rôle de Li sur la photodégradation de la Green. P67 P69 P69 P69 P70 P70 P70 P73 P75 P78 P78 P80 P82 Malachite P86 [I-5 Conclusion. III-6 Références. P93 P95 Chapitre IV: Applications hétérojonctions à base de TiOz organiques en solution aqueuse. photocatalytiques de quelques à des dégradations de composés P97 PllI Pt 16 Pl21 Pt 23 PI23 PI26 PI29 PI3I P133 IV-l Introduction. P98 lV-2 Partie expérimentale. P101 IV-2.1. Produits P101 IV-2.2. Préparation des semi-conducteurs et des jonctions. P101 Il/-2.2.1. Préparation des semi-conducteurs à base de sulfure. P10l Il/-2.2.2. Préparation d'orydes semi-conducteurs. PI02 II/-2.3. Analyse radiocristallographique (XRD). P102 IV-2.4. Spectroscopie UV-WS en mode reflectance dffise. Pl02 IV-2.5. Mesure de I'activité pholocatalytique. P103 IV-3 Résultats et discussions. Pi04 IV-3.1. Analyses radiocristallographiques. Pl04 IV-3.2. Spectroscopie UV-WS en mode de reflectence dffise. Pl07 IV-3.3. Evaluation de l'activité photocatalytique des hétérojonctions. PI09 IV-3.3.1. Rappel sur Ie processus de transfert d'électrons entre deux P109 semi-conducteurs. IV-3.3.2. Etude des jonctions à base de semi-conducteurs Pl I I sulfurés/TiO2. (a) Etude uploads/Litterature/ semiconducteur-smz0317.pdf