Elaboration et caractérisation des nanocomposites à base de Graphène. Application à la photocatalyse hétérogène sous lumière visible

Abstract

Dans ce travail nous avons synthétisé par voie chimique des nanocomposites à base de graphène. Ces derniers ont été caractérisés par le biais de plusieurs techniques de caractérisation de pointe pour confirmer la modification des feuillets de l'oxyde de graphène réduit (rGO) par des nanoparticules métalliques ( Ag, Cu, Pt, Au) à savoir, le microscope électronique à balayage (MEB), spectrophotométrie UV/vis, analyse en dispersion d'énergie X (EDX), spectrométrie de fluorescence x WD-XRF),...etc Nous avons également, élaboré des nanofils de silicium par gravure chimique assistée par un métal en deux étapes. Nous avons investigués deux types de substrats de silicium à deux dopages différents (n et p). Les nanofils de silicium obtenus sont alignés et perpendiculaires à la surface avec une différence dans la leur longueur. Les nanofils obtenus sont regroupés sous forme de bouquets au niveau de leurs sommets, sous l'effet de la force d'attraction de Van der Waals. Les nanofils de silicium ont été ensuite imprégnés par des nanoparticules métalliques (Ag, Cu,) et modifiés par des nanocomposites à base de graphène. L'imprégnation des nanofils de silicium par des nanoparticules métallique a été faite par technique chimique appelée EMD (Electroless Metal Deposition). La modification des nanofils de silicium par les nanocomposites a été faite par dépôt directe en surface des nanofils de silicium. Ensuite, les propriétés photocatalytiques des nouveaux photocatalyseurs (nanofils de silicium modifiés par des nanocomposites) ont été étudiées pour la dégradation de la Rhodamine B. Nous avons constaté que pour le silicium de type p, les nanofils de silicium modifiés par GOCUNPs présentent les meilleures performances catalytique (~100% de dégradation). Cependant, pour le silicium de type n, les nanofils de silicium modifiés par

dégradation). Cependant, pour le silicium de type n, les nanofils de silicium modifiés par GOAgNPs sont plus efficaces. En effet, nous avons pu obtenir un taux de photodégradation de la Rhodamine (B) égale à (100%) après 300 min , en utilisant des nanofils de silicium (type p) modifiés par des nanocomposites à base de graphène et particules de cuivre une valeur nettement supérieure au cas des nanofils de silicium (type p) imprégnés simplement par des nanoparticules de cuivre (30%) pour le même temps d'irradiation . Aussi, une photodégradation de 90 % de la RhB est obtenue en utilisant des nanofils de silicium modifiés par des nanocomposites à base de graphène et particules d'argent après 300 min d'irradiation une valeur supérieure à celle obtenue avec des nanofils de silicium imprégnés seulement par des nanoparticules d'argent (20%) pour t = 300 min. Mots-clés : nanofils de silicium, oxyde de graphène réduit, gravure chimique, catalyse hétérogène, nanocomposites.