Elaboration et Caractérisation des nanoparticules de TiO2 dopées par des métaux de transition (Fe (III), Cu(IT))

Abstract

À la suite de l'évolution rapide des nanotechnologies et des nanosciences, de nombreuses études et recherches se sont intéressés aux nanomatériaux. Cette nouvelle approche attire en raison de ses applications dans plusieurs domaines scientifiques. Les exigences et les contraintes actuelles manifestent une tendance générale à la recherche de matériaux nouveaux. Plusieurs méthodes sont disponibles pour l'élaboration de ces nanomatériaux de nos jours le procédé Sol-Gel est considéré comme l'une des branches majeures des chnologies, qui consiste à concevoir et synthétiser des nanocomposites et des nanoparticules sous une basse température. Pour ce but, cette voie a été privilégiée pour la synthèse de nos échantillons L'objectif principal de ce travail était d'élaborer des nanoparticules de TiO2 pures, dopées par des métaux de transition (Fe, Cu) et d'examiner le rôle du dopage sur l'élargissement du spectre d'absorption du TiO2 vers le visible. Afin de préparer différents pourcentages des photocatalyseurs TiO2 dopés, nous avons utilisé le Ti(OCH?), FeChet CuSO4.5H20 comme sources d'élaboration de ces produits. Après les synthèses des nanoparticules, nos échantillons ont été caractérisés par diverses méthodes de caractérisations : La diffraction des rayons X (DRX) a montré que tous les échantillons cristallisent sous la phase anatase. La taille des particules diminue quand le pourcentage du dopant (Fe et Cu) augmente, de (19nm) pour le Tio, pur á 10,5nm pour (TiO2-Fe) et à 13.5nm pour (TO-Cu) relative à 4% en poids de chaque dopant. Les micrographes de microscope électronique à balayage (MEB) montrent une forme irrégulière avec une taille nanométrique. Par ailleurs les spectres d'absorptions infrarouges (IRTF), montrent que les photocatalyseurs préparés présentent une fréquence vibrationnelle caractéristique de Ti-0 confirmant la formation de dioxyde de titane. Une deuxième partie de ce travail est basée sur la dispersion de ces nanoparticules synthétisée dans une matrice polymérique de polysulfone. La morphologie et la dispersion des nanoparticules ont été identifiées par MEB. Les micrographes montrent une bonne dispersion et bonne homogénéité à la surface, avec une certaine agglomération, alors que la spectroscopie UV-Visible montre une sensibilisation plus importante pour les métaux dopants qui ont marqué un effet bathochrome de 318nm jusqu'à 383nm. Cela résulte d'une diminution de l'énergie de gap optique. L'activité photocatalytique est testée sur la dégradation de colorant bleu de méthylène «BM sous l'irradiation de la lumière UV visible. Au vu des résultats obtenus, le titane dopé en fer et cuivre, montrent une amélioration de l'activité photocatalytique, due à une grande adsorption du colorant sur les nanomatériaux synthétisés et à l'extension de l'absorption au domaine du visible. Anatase, nanocomposites, Mots-clés: Nanoparticules, dioxyde de titane, Sol-gel, polysulfone, activité photocatalytique.