Étude des nanostructures de ZnO pour leur application dans l'environnement PDF Download
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Author: Yamina Ghozlane Habba
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Languages : fr
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Book Description
L'oxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur II-VI remarquable et très prometteur dans le développement des nouveaux matériaux pour l'énergie renouvelable et pour l'environnement. ZnO est l'un des rares matériaux multifonctionnels. Grâce à ses nombreuses propriétés physiques, chimiques et optoélectroniques très intéressantes, lui confèrent d'être un matériau utilisé dans différents domaines d'applications telles que les cellules solaires, les diodes électroluminescentes, les capteurs de gaz, la dépollution de l'eau et de l'air par effet photocatalytique, etc.Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés tout d'abords à optimiser l'élaboration de nanofils de ZnO (ZnO NWs) par méthode hydrothermale. Un procédé à deux étapes a été optimisé qui nous a permis d'obtenir des nanofils de ZnO ayant des excellentes propriétés morphologiques et structurales, avec une très bonne reproductibilité. Une nouvelle méthode d'élaboration, dite Electrospinning, a été mise au point. Ce procédé nous permet d'obtenir des micro- et nanofibres contenant des nanocristallites de ZnO. La combinaison des deux méthodes de synthèse nous a permis d'obtenir des nanostructures hiérarchiques de ZnO (NWs/NFs) possédant une surface effective beaucoup plus importante que la nanostructure classique (ZnO NWs).Deux applications ont été développées dans cette thèse. Dans un premier temps, des tests de détection de trois gaz réducteurs ont été réalisés sur les deux types de nanostructures de ZnO. Par la suite, une étude de purification de l'eau par effet photocatalytique a été réalisée sur un réseau de nanofils de ZnO sous irradiation UV pour les trois colorants (MB, MO et AR14). Afin d'améliorer la performance de la photocatalyse, deux nouvelles méthodes ont été développées. La première consiste à mettre en place un système microfluidique en utilisant des microréacteurs contenant des nanofils de ZnO comme photocatalyseur permettant ainsi à raccourcir considérablement le temps de dépollution. La seconde méthode est basée sur un procédé de dopage de ZnO permettant ainsi d'améliorer l'efficacité de la photocatalyse.
Author: Yamina Ghozlane Habba
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L'oxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur II-VI remarquable et très prometteur dans le développement des nouveaux matériaux pour l'énergie renouvelable et pour l'environnement. ZnO est l'un des rares matériaux multifonctionnels. Grâce à ses nombreuses propriétés physiques, chimiques et optoélectroniques très intéressantes, lui confèrent d'être un matériau utilisé dans différents domaines d'applications telles que les cellules solaires, les diodes électroluminescentes, les capteurs de gaz, la dépollution de l'eau et de l'air par effet photocatalytique, etc.Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés tout d'abords à optimiser l'élaboration de nanofils de ZnO (ZnO NWs) par méthode hydrothermale. Un procédé à deux étapes a été optimisé qui nous a permis d'obtenir des nanofils de ZnO ayant des excellentes propriétés morphologiques et structurales, avec une très bonne reproductibilité. Une nouvelle méthode d'élaboration, dite Electrospinning, a été mise au point. Ce procédé nous permet d'obtenir des micro- et nanofibres contenant des nanocristallites de ZnO. La combinaison des deux méthodes de synthèse nous a permis d'obtenir des nanostructures hiérarchiques de ZnO (NWs/NFs) possédant une surface effective beaucoup plus importante que la nanostructure classique (ZnO NWs).Deux applications ont été développées dans cette thèse. Dans un premier temps, des tests de détection de trois gaz réducteurs ont été réalisés sur les deux types de nanostructures de ZnO. Par la suite, une étude de purification de l'eau par effet photocatalytique a été réalisée sur un réseau de nanofils de ZnO sous irradiation UV pour les trois colorants (MB, MO et AR14). Afin d'améliorer la performance de la photocatalyse, deux nouvelles méthodes ont été développées. La première consiste à mettre en place un système microfluidique en utilisant des microréacteurs contenant des nanofils de ZnO comme photocatalyseur permettant ainsi à raccourcir considérablement le temps de dépollution. La seconde méthode est basée sur un procédé de dopage de ZnO permettant ainsi d'améliorer l'efficacité de la photocatalyse.
Author: Kamel A. Abd-Elsalam
Publisher: Elsevier
ISBN: 0128236566
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 678
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Book Description
Zinc-Based Nanostructures for Environmental and Agricultural Applications shows how zinc nanostructures are being used in agriculture, food and the environment. The book has been divided into two parts: Part I deals with the synthesis and characterization of zinc-based nanostructures such as biogenic, plant, microbial, and actinobacteria mediated synthesis of zinc nanoparticles, Part II is focused on agri-food applications such as antibacterial, antifungal, antimicrobial, plant disease management, controlling post-harvest diseases, pesticide sensing and degradations, plant promotions, ZnO nanostructure for food packaging application, safe animal food and feed supplement, elimination of mycotoxins, and veterinary applications. Part III reviews technological developments in environmental applications such as risks and benefits for aquatic organisms and the marine environment, antiseptic activity and toxicity mechanisms, wastewater treatment, and zinc oxide-based nanomaterials for photocatalytic degradation of environmental and agricultural pollutants. The book discusses various aspects, including the application of zinc-based nanostructures to enhance plant health and growth, the effect on soil microbial activity, antimicrobial mechanism, phytotoxicity and accumulation in plants, the possible impact of zinc-based nanostructures in the agricultural sector as nanofertilizer, enhancing crop productivity, and other possible antimicrobial mechanisms of ZnO nanomaterials. - Explores the impact of a large variety of zinc-based nanostructures on agri-food and environment sectors - Outlines how the properties of zinc-based nanostructures mean they are particularly efficient in environmental and agricultural application areas - Assesses the major challenges of synthesizing and processing zinc-based nanostructured materials
Author: Marie Le Pivert
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Selon l'OMS, la pollution de l'air serait responsable de 7 millions de morts par an dans le monde. Elle est également responsable de l'effet de serre mais aussi de la pollution de l'eau, des sols et de la végétation via les eaux de ruissellement et les dépôts atmosphériques. Il est donc primordial de limiter l'émission de cette pollution, mais aussi de la traiter directement au niveau de ses sources d'émission. Une source importante d'émission de polluants, tels que les composés organiques volatiles (COVs) ou les oxydes d'azote (NOx), est le transport, notamment le trafic routier. C'est pourquoi développer et concevoir des matériaux de génie civil pour la dépollution de l'environnement est devenu un enjeu majeur. Le processus oxydatif appelé photocatalyse, qui utilise uniquement un photocatalyseur et une source lumineuse pour la dégradation et la minéralisation des contaminants organiques, a déjà largement prouvé son efficacité pour l'assainissement de l'environnement. Ainsi, depuis quelques années, les pavés photocatalytiques se sont rapidement développés pour répondre aux problèmes de pollution de l'air et de l'eau. À notre connaissance, ces infrastructures photocatalytiques utilisent principalement les photocatalyseurs sous forme de nanoparticules libres en les mélangeant au béton, au ciment et à la peinture. Cependant, cela entraîne un gaspillage d'une grande partie des photocatalyseurs en raison de leur localisation dans le volume. Afin de répondre aux problèmes de pollution générés par le trafic routier tout en limitant l'utilisation de matière première non utile à la photocatalyse, nous avons développé une nouvelle méthode innovante basée sur la synthèse hydrothermale, à basse température et à faible coût, capable de faire croître des nanofils d'oxyde de zinc (ZnO) directement sur la surface plus ou moins chaotique des matériaux de construction tels que les carrelages, le béton, et les granulats. Les caractérisations microstructurales (MEB, DRX) et les mesures spectroscopiques UV-visible ont montré des nanostructures de ZnO ayant une morphologie homogène, une bonne cristallinité et des valeurs de gap de 3,22 eV ± 0,02 eV. Leur efficacité photocatalytique a été démontrée par des études de dépollution de l'eau et de l'air (élimination des colorants organiques dans l'eau et de l'acétone dans l'air). Une excellente efficacité pour la dépollution de l'environnement par photocatalyse a même été enregistrée après de nombreux cycles de fonctionnement et sous la lumière naturelle du soleil. Grâce à des travaux d'optimisation et de mise à l'échelle du procédé, des infrastructures routières innovantes ont été produites à « moyenne échelle » : 2 m2 de route bitumée contenant une monocouche d'agrégats fonctionnalisés avec des nanostructures de ZnO et 1,89 m2 de mur composé des carrelages recouverts de nanostructures de ZnO. Ces infrastructures routières photocatalytiques ont ensuite pu démontrer leur bonne efficacité en purifiant, sous lumière solaire artificielle et à grande échelle, l'air d'une chambre climatique hermétique préalablement polluée par les gaz d'échappement d'une voiture (Sense-City, UGE, Marne-la-Vallée, 400 m2, 3200 m3). En parallèle, des études sur le dopage du ZnO ont également été menées afin d'améliorer l'efficacité photocatalytique de nos matériaux sous lumière solaire naturelle.
Author: Magnus Willander
Publisher: CRC Press
ISBN: 9814411337
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 234
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Book Description
Zinc oxide (ZnO) in its nanostructured form is emerging as a promising material with great potential for the development of many smart electronic devices. This book presents up-to-date information about various synthesis methods to obtain device-quality ZnO nanostructures. It describes both high-temperature (over 100° C) and low-temperature (under 100° C) approaches to synthesizing ZnO nanostructures; device applications for technical and medical devices, light-emitting diodes, electrochemical sensors, nanogenerators, and photodynamic therapy; and the concept of self-powered devices and systems using ZnO nanostructures. The book emphasizes the utilization of non-conventional substrates such as plastic, paper, and textile as new platforms for developing electronics.
Author: Yue Zhang
Publisher: Royal Society of Chemistry
ISBN: 1788011732
Category : Science
Languages : en
Pages : 307
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Book Description
As wide band semiconductors with rich morphologies and interesting electric, optical, mechanical and piezoelectric properties, ZnO nanostructures have great potential in applications, such as strain sensors, UV detectors, blue LED, nano generators, and biosensors. ZnO Nanostructures: Fabrication and Applications covers the controllable synthesis and property optimization of ZnO nanostructures through to the preparation and performance of nanodevices for various applications. The book also includes recent progress in property modulation of ZnO nanomaterials and new types of devices as well as the latest research on self-powered devices and performance modulation of ZnO nanodevices by multi-field coupled effects. Authored by a leading researcher working within the field, this volume is applicable for those working in nanostructure fabrication and device application in industry and academia and is appropriate from advanced undergraduate level upwards.
Author: Sun Xiaowei
Publisher: CRC Press
ISBN: 9814303917
Category : Science
Languages : en
Pages : 278
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Book Description
This book focuses on the various functional properties and potential applications of one-dimensional ZnO nanostructures, from basic principles to our most recent discoveries. It comprises experimental analysis of various properties of ZnO nanostructures, preparation techniques, research methods, and some promising applications. The areas of focus i
Author: M S Ramachandra Rao
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 813221160X
Category : Science
Languages : en
Pages : 377
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Book Description
ZnO has been the central theme of research in the past decade due to its various applications in band gap engineering, and textile and biomedical industries. In nanostructured form, it offers ample opportunities to realize tunable optical and optoelectronic properties and it was also termed as a potential material to realize room temperature ferromagnetism. This book presents 17 high-quality contributory chapters on ZnO related systems written by experts in this field. These chapters will help researchers to understand and explore the varied physical properties to envisage device applications of ZnO in thin film, heterostructure and nanostructure forms.
Author: Valentina Cauda
Publisher: MDPI
ISBN: 303650656X
Category : Science
Languages : en
Pages : 106
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Book Description
Nanostructured zinc oxide materials are capturing a great deal of interest thanks to their outstanding and multifunctional properties, enabling broad series of intervention in the field of nanomedicine. ZnO can be easily prepared in a broad variety of shapes and shows anticancer and antimicrobial properties that are of interest for tissue engineering, controlled delivery of therapeutics, and even theranostics. This book is thus dedicated to the most recent advances in the field, presented as a collection of research papers and reviews. It spans from the synthesis and characterization of ZnO nanomaterials to their applications in the nanomedicine field, ranging from anticancer nanotherapeutics to dental implants and antibacterial agents.
Author: Chennupati Jagadish
Publisher: Elsevier
ISBN: 0080464033
Category : Science
Languages : en
Pages : 600
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Book Description
With an in-depth exploration of the following topics, this book covers the broad uses of zinc oxide within the fields of materials science and engineering:- Recent advances in bulk , thin film and nanowire growth of ZnO (including MBE, MOCVD and PLD), - The characterization of the resulting material (including the related ternary systems ZgMgO and ZnCdO), - Improvements in device processing modules (including ion implantation for doping and isolation ,Ohmic and Schottky contacts , wet and dry etching), - The role of impurities and defects on materials properties - Applications of ZnO in UV light emitters/detectors, gas, biological and chemical-sensing, transparent electronics, spintronics and thin film
Author: Sotirios Baskoutas
Publisher: MDPI
ISBN: 3038973025
Category : Science
Languages : en
Pages : 303
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Book Description
This book is a printed edition of the Special Issue "Zinc Oxide Nanostructures: Synthesis and Characterization" that was published in Materials
