Préparation et caractérisations de photo-catalyseur pour la production d’hydrogène à partir de l’eau

Abstract

Ce manuscrit de mémoire de master porte sur la synthèse d’un oxyde mixte à structure définie type pérovskites ABO 3 à base de Lanthane et de Fer par la méthode sol-gel en utilisant l’acide propionique comme solvant. Le matériau obtenu a été calciné à différentes températures 750°C et 850°C avec une monté de 3°/min. La pérovskite obtenue LaFeO 3 a été caractérisée par différentes techniques physiques telles que la spectroscopie Infrarouge à Transformer de Fourier (IRTF), la spectroscopie UV-visible, la fluorescence des rayons X (XRF), la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie électronique à balayage (MEB) et la surface spécifique. La tailles moyennes des particules a été évaluée par la loi empirique de Debye -Sherrer. L’analyse DRX a mis clairement en évidence l’existence d’une phase pure sans la présence d’autres phases oxydes dès 750°C. Le spectre IR a révélé l’existence de bandes de vibrations d’élongations caractéristiques des liaison M-O-M (La-O-Fe ; La-O ; Fe-O). La spectroscopie UV-visible a montré que la pérovskite LaFeO 3 absorbe dans le domaine visible avec un gap énergétique de 2.07eV. La microscopie électronique à balayage a permis de mettre en évidence une surface de morphologie poreuse et irrégulière avec des tailles de particules hétérogènes. Une diminution peu sensible de la taille moyenne des particules de LaFeO 3 est observée entre 750 et 850°C. En effet, elle passe de 18.01nm à 15.91nm. Quelle que soit la température de calcination, la surface spécifique n’excède pas 60 m 2 /g cata ; valeur appréciable pour une application photo-catalytique. La pérovskite a été testée avec succès dans la réaction de réduction de l’eau sous irradiation visible pour la production d’hydrogène. Les meilleurs rendements en hydrogène sont obtenus en milieu basique à pH=12 pour une masse de photocatalyseur

de 100mg. La présence de piégeurs de trous semble favoriser la production d’hydrogène. Mots clés : Pérovskite, Sol-gel, Photo-catalyseur, Production d’hydrogène.