Photocatalyseurs nanocomposites à base d’oxyde de titane dans un réacteur à sol-gel à micromélange.

par Guy didier Fanou

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Khay Chhor et de Benjamin Yao kouassi.

Thèses en préparation à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) depuis le 25-10-2013 .


  • Résumé

    Ce présent mémoire porte sur l'élaboration et la caractérisation des photocatalyseurs nanocomposites de TiO2 préparés dans un réacteur sol gel à micromélange rapide de réactifs. L’activité photocatalytique des films est évaluée via la dégradation de l'éthylène. Nous avons montré que les films du composite TiO2-P25 @ n-TiO2 préparés avec 66 % en masse d’ajout de TiO2-P25 présentent une performance photocatalytique supérieure de 27 % à celle obtenue par la méthode sol-gel classique. Les études cinétiques utilisant le modèle de Langmuir-Hinshelwood donnent un ordre de la réaction de photooxydation n = 0,46 0,02. Celui-ci indique la présence significative de deux régimes : cinétiques de réaction d’ordre 1 et d’ordre 0. La première est dominante lorsque la concentration d'éthylène utilisée est inférieure à 100 ppm (Cin < 100 ppm). Elle est d’ordre 0 quand Cin > 100 ppm. Le rendement photocatalytique des films d'une seconde famille de matériaux obtenus par imprégnation du composite avec un adsorbant (hydroxyapatite) a été également étudié. Une amélioration de l'activité voisine de 11 % est observée lorsque les particules d'adsorbant sont réparties dans la matrice du film de composite et non cristallisées sur sa surface. Enfin, une étude comparative de l'activité photocatalytique à 380 et 360 nm des films du composite déposé sur substrat d'aluminium ont été effectuée. Les résultats expérimentaux ont fait l'objet d'une modélisation qui permet d’estimer l’épaisseur d’une couche de dépôt des deux photocatalyseurs voisine de 30 nm ainsi que l’épaisseur critique des films : dc = 15 nm 5 nm.

  • Titre traduit

    Nanocomposite photocatalysts based on titanium oxide in a sol-gel micromixing reactor.


  • Résumé

    This PhD work is devoted to the elaboration and characterization of nanocomposite TiO2 photocatalysts prepared in a micromixing sol-gel reactor. The photocatalytic activity of the TiO2-P25@n-TiO2 composite films is evaluated via the degradation of ethylene. We have shown that the supported composite prepared with 66 % w/w of TiO2-P25 have a photocatalytic performance 27 % higher than that obtained by the conventional sol-gel method. Kinetic studies using the Langmuir-Hinshelwood model give an order of the photooxidation reaction n = 0.46 0.02. This indicates the presence of two reaction regimes: first and zero order reaction kinetics. The first is dominant when the concentration of ethylene used is less than 100 ppm (Cin < 100 ppm). The photooxydation is of zero order when Cin > 100 ppm. The photocatalytic efficiency of films prepared by impregnating the composite with an adsorbent (hydroxyapatite) was also carried out. An improvement in activity close to 11% is observed when the adsorbent particles are dispersed in the matrix of the composite host film and not crystallized on its surface. Finally, a comparative study of the photocatalytic activity at 380 and 360 nm of the composite coatings on aluminum substrate was investigated. The experimental results have been modeled to estimate the one-layer thickness of the two photocatalysts l 30 nm and the critical thickness of the coating, which enable material photocatalytic activity: dc = 15 nm 5 nm.