Synthesis and characterization of new modified photocatalysts for environmental and energy applications

par Ana Laura Luna Barron

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Christophe Colbeau-Justin et de Hynd Remita.

Le président du jury était Ally Aukauloo.

Le jury était composé de Christophe Colbeau-Justin, Hynd Remita, Ally Aukauloo, Valérie Keller, Souad Ammar, Miguel Valenzuela.

Les rapporteurs étaient Valérie Keller, Souad Ammar.

  • Titre traduit

    Synthèse et caractérisation de nouveaux photocatalyseurs modifiés pour applications environnementales et énergétiques


  • Résumé

    De nos jours, la pollution de l'environnement et la crise énergétique sont largement concernés partout dans le monde. Il est une tâche urgente de développer des technologies respectueuses de l'environnement pour les énergies propres alternatives. La photocatalyse est une des méthodes les plus prometteuses pour ces sujets. Le semi-conducteur le plus utilisé dans la photocatalyse est TiO₂ en raison de ses excellentes propriétés physiques et chimiques, de haute disponibilité et à faible coût. La modification de TiO₂ avec des nanoparticules métalliques ont démontré un effet bénéfique sur l'activité photocatalytique de TiO₂.Identifier les facteurs qui régissent la cinétique des processus photocatalytiques et de comprendre le rôle que les nanoparticules métalliques jouent est inhérente à atteindre l'objectif souhaité de développer des systèmes photocatalytiques plus efficaces.Bien que de grands progrès ont été réalisés dans l'étude de l'effet de la modification de surface de TiO₂ avec des IP mono et bimétalliques sur son activité photocatalytique, beaucoup reste encore inconnue. La plupart des enquêtes ont été fondées sur l'étude de la cinétique ou des mécanismes impliqués dans la photocatalyse. Il existe peu d'études rapportées, qui intègrent l'absorption, la dynamique des porteurs de charge et de l'activité photocatalytique.Ce dernier a motivé le développement de ce travail, dont l'objectif principal d'étudier systématiquement l'effet des NPs métalliques sur la surface d'oxyde de titane dans les trois directeurs étapes des procédés photocatalytiques: (1) l'absorption de la lumière (génération de paire électron-trou) (2) dynamique des porteurs de charge, et (3) l'efficacité de l'activité photocatalytique.


  • Résumé

    Nowadays, environment pollution and energy crisis are widely concerned all over the world. It is an urgent task to develop environment-friendly technologies for alternative clean energies. Photocatalysis is one of the most promising methods for such subjects. The most used semiconductor in photocatalysis is TiO₂ due to its excellent physical and chemical properties, high availability and low cost. The modification of TiO₂ with metal nanoparticles has demonstrated have a beneficial effect in the photocatalytic activity of TiO₂.Identifying the factors that govern the kinetics of the photocatalytic processes and understanding the role that metal nanoparticles play is inherent to achieve the desired goal of developing more efficient photocatalytic systems.Although great strides have been made in the study of the effect of surface modification of TiO₂ with mono- and bimetallic NPs on its photocatalytic activity, a lot still remains unknown. Most of the investigations have been based on the study of kinetics or mechanisms involved in photocatalysis. There are few reported studies, which integrate the absorption, dynamics of charge carriers and photocatalytic activity.The later has motivated the development of the present work, having the main objective to study systematically the effect of metal NPs on titania surface in the three principals steps of the photocatalytic processes: (1) absorption of light (generation of electron-hole pair), (2) dynamic of charge carriers, and (3) efficiency of the photocatalytic activity.


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