Nanocomposites interactifs supportes en tant que photocatalyseurs contemporains et materiaux germicides : concepts et applications

par Razvan Vasile Gärban

Thèse de doctorat en Sciences et Génie de l'Environnement

Sous la direction de Alexis Evstratov.

Soutenue le 12-07-2011

à Saint-Etienne, EMSE , dans le cadre de ED SIS 488 .

Le président du jury était Jacques Bourgois.

Le jury était composé de Chantal Guillard, Sylvie Lacombe, Miguel Lopez-Ferber.

Les rapporteurs étaient Françoise Delpech, Jean-Louis Vignes.


  • Résumé

    La recherche actuelle est entreprise dans l’optique de la révision complète du design chimique et des principes d’élaboration des photocatalyseurs composites supportés (PCCS) afin d’améliorer considérablement leurs capacités réactionnelles, la durabilité de leur action en temps et de résoudre le problème de pollution secondaire des milieux à traiter. Les travaux effectués ont permis la mise en œuvre d’un nouveau modèle de PCCS interactifs dont les composants photosensibles sont en fortes interactions chimiques avec leurs supports appartenant au groupe d’acides de Lewis. Cette particularité assure une grande sélectivité d’action des produits développés, leur fonctionnement durable en régime stationnaire, évite la pollution secondaire des effluents à traiter et garanti une performance photocatalytique comparable à celle du produit de référence Degussa P25.Les travaux réalisés ont permis d’acquérir de nouvelles connaissances scientifiques concernant le rôle de l’acidité de surface dans l’action photocatalytique et du taux de dissociation de l’eau adsorbée sur le produit actif. De plus, un ensemble de huit paramètres principaux assurant les meilleures conditions d’exploitation des PCCS a été établi.Les PCCS développés peuvent être appliqués, tout d’abord, dans le domaine de l’incinération photocatalytique des COV. Un prototype de filtre dynamique capable de traiter 50 m3/h de l’air avec une consommation d’énergie modérée, est conçu. Un nouveau type de matériaux composites à vocation germicide à base de polymères synthétiques fait également l’objet de la partie applicative de ces travaux de thèse.

  • Titre traduit

    Supported Interactive Nanocomposites as Contemporary Photocatalysts and Germicidal Materials : concept and Application


  • Résumé

    The current research is undertaken in the context of the complete reconsideration of the supported composite photocatalysts (SCPC) chemical design and elaboration principles in order to improve their reaction capacities, to assure the sustainability of their action in time and to resolve the secondary pollution problem for the media to treat. This work enabled the implementation of a new model of interactive SCPC in which the photosensitive components occur in a strong chemical interaction with their supports belonging to the Lewis acid group. This feature provides the developed products with high selectivity, allows them to function in the stationary conditions, avoids the secondary pollution effect and guarantees the photocatalytic performance comparable with the one of the reference industrial photocatalyst Degussa P25. An important scientific knowledge on the role of the surface acidity in the photocatalytic action and on the dissociation state of the water adsorbed over the active product was acquired. Apart from this, a set of eight main parameters ensuring the best SCPC operation properties was established. The developed SCPC are forecasted to be firstly applied in the photocatalytic VOC oxidation processes. A prototype of such filter capable to treat 50 m3/h of air, having modest energy consumption, was designed. A new composite material with germicidal properties elaborated using synthetic polymer supports, also constitutes a subject of the applications part of this thesis.


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