Nouveaux matériaux pour la photocatalyse dans le visible PDF Download
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Author: Christophe Cantau
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Languages : fr
Pages : 275
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Book Description
La qualité de l’air que nous respirons fait désormais partie des préoccupations majeures de notre société. Plus particulièrement, c’est la qualité de l’air intérieur qui inquiète les spécialistes car les polluants y sont plus concentrés et nous passons environ 80% de notre temps dans des lieux clos (maisons, école, bureau, transport, ...). En plus de maîtriser et réduire les émissions à la source, il est essentiel de disposer de procédés de traitement efficaces de cette pollution. Dans ce cadre, ce travail a pour objectif d’évaluer le potentiel et l’efficacité d’un procédé photocatalytique original basé sur des matériaux hybrides activables par une lumière visible. Ces matériaux sont constitués d’un photosensibilisateur aromatique (P.S.A.) (préalablement choisi lors de tests en solution) supporté sur une matrice aérogel de silice (P.S.A. adsorbé ou greffé en surface ou co-condensé dans le volume) et répondent à un cahier des charges bien défini : transparents, poreux, inertes, faciles à mettre en oeuvre. Différents couples P.S.A. / silice ont été étudiés pour la photooxydation à l’interface gaz-solide d’un polluant modèle le diméthylsulfure (DMS) et il a été mis en évidence que ces couples étaient de bons producteurs d’oxygène singulet. Une extension à d’autres polluants plus difficiles à oxyder (disulfure, thiol, toluène) a été réalisée. Une nouvelle molécule photosensibilisatrice (noté DBDCA) a été synthétisée au cours de ce travail et présente un intérêt considérable de part ses propriétés photooxydantes, et sa fonctionnalisation possible. Un brevet a été déposé sur la synthèse de cette molécule. Globalement, l’ensemble des matériaux présente une photoactivité sur le DMS ainsi que sur le disulfure ou le toluène. Parmi les matériaux les plus performants, le matériau basé sur le DBDCA et élaboré par co-condensation (Ormosils) présente le plus d’intérêt car il est activable dans le visible et a la possibilité d’être complètement régénéré.
Author: Christophe Cantau
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Languages : fr
Pages : 275
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La qualité de l’air que nous respirons fait désormais partie des préoccupations majeures de notre société. Plus particulièrement, c’est la qualité de l’air intérieur qui inquiète les spécialistes car les polluants y sont plus concentrés et nous passons environ 80% de notre temps dans des lieux clos (maisons, école, bureau, transport, ...). En plus de maîtriser et réduire les émissions à la source, il est essentiel de disposer de procédés de traitement efficaces de cette pollution. Dans ce cadre, ce travail a pour objectif d’évaluer le potentiel et l’efficacité d’un procédé photocatalytique original basé sur des matériaux hybrides activables par une lumière visible. Ces matériaux sont constitués d’un photosensibilisateur aromatique (P.S.A.) (préalablement choisi lors de tests en solution) supporté sur une matrice aérogel de silice (P.S.A. adsorbé ou greffé en surface ou co-condensé dans le volume) et répondent à un cahier des charges bien défini : transparents, poreux, inertes, faciles à mettre en oeuvre. Différents couples P.S.A. / silice ont été étudiés pour la photooxydation à l’interface gaz-solide d’un polluant modèle le diméthylsulfure (DMS) et il a été mis en évidence que ces couples étaient de bons producteurs d’oxygène singulet. Une extension à d’autres polluants plus difficiles à oxyder (disulfure, thiol, toluène) a été réalisée. Une nouvelle molécule photosensibilisatrice (noté DBDCA) a été synthétisée au cours de ce travail et présente un intérêt considérable de part ses propriétés photooxydantes, et sa fonctionnalisation possible. Un brevet a été déposé sur la synthèse de cette molécule. Globalement, l’ensemble des matériaux présente une photoactivité sur le DMS ainsi que sur le disulfure ou le toluène. Parmi les matériaux les plus performants, le matériau basé sur le DBDCA et élaboré par co-condensation (Ormosils) présente le plus d’intérêt car il est activable dans le visible et a la possibilité d’être complètement régénéré.
Author: Mehdi Ismail
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Languages : en
Pages : 418
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The role of WO3 and Fe2O3 in enhancing the photocatalytic activity of TiO2 deposits has been investigated through the oxidation of salicylic acid using UV and vis-light irradiation. Different procedures of semiconductor loading (wet impregnation/mixing semiconductors in solid form/sol gel) and deposition were undertaken. Also different substrates were tested (ordinary glass, ITO). UV-Vis spectrophotometry (without/with Integrating sphere), X-ray powder diffraction, scanning electron microscopy and electrochemical characterization were done in order to better understand the behavior and the effective role of loaded semiconductors. Promising results were found for catalysts prepared by wet impregnation and mixing in solid form methods (WO3-loading): the bang gap energy decreased, activity under visible light increased consequently (at 2.5 % molar -WO3) for the first case. 30% improvement under UV (0.5 % -WO3) was reached for the second. Sol gel method enhances coverage on the glass substrate, it seems to be an appropriate method to ensure good contact between semiconductors and reach the charge separation desired effect. Enhanced photocurrent on the ITO substrate confirms the positive role of WO3 in charge separation, in coherence with open circuit potential which was found to be reduced with 4 % WO3 loading. Fe2O3-TiO2 coatings prepared by wet impregnation exhibit higher activity with white lamp comparing to UV lamp (loading from 1 to 2 % Fe2O3), also positive effect of iron introduction was observed with sol gel method. Iron under his ionic form can play positive role in trapping charge, but it can form allotropic phases which can be centers of recombination
Author: Mathieu St-Jean (Chimiste)
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Languages : fr
Pages : 69
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La photocatalyse est un procédé d'oxydation avancé très intéressant puisqu'il ne nécessite l'ajout d'aucun réactif chimique. Beaucoup de compagnies souhaitent utiliser ce procédé pour le traitement des gaz et des eaux. Les services Exp inc. est une compagnie qui s'intéresse à la dégradation des composés organiques volatils en milieu aqueux. Ils ont comme objectif d'améliorer leurs technologies et d'en développer de nouvelles comme la photocatalyse. L'objectif ce de projet de maîtrise est de développer un matériau capable d'oxyder le méthanol en phase aqueuse. Le développement d'un tel photocatalyseur permet d'évaluer systématiquement l'impact de toutes les modifications apportées à un matériau de base et d'en comprendre les bénéfices. Le matériau préparé est basé sur des nanotiges de WO3 synthétisées par voie hydrothermale où l'on ajoute des nanoparticules de TiO2 pour former un composé mixte. Un co-catalyseur de réduction, le platine, est ajouté par photodéposition sur le composé TiO2/WO3. Le produit est finalement traité à l'hydrogène pour en augmenter l'activité catalytique. Pour tester les matériaux, un réacteur photocatalytique a été conçu. Le réacteur possède deux configurations, soit une avec une lampe ultraviolette plongée dans l'eau et une avec une bande de diodes électroluminescentes bleues autour du réacteur. Les modifications, telles que le traitement sous hydrogène et l'ajout de platine, augmentent considérablement l'activité des photocatalyseurs. Les nanotiges de WO3 possèdent une faible surface spécifique offrant donc une activité inférieure à un autre composé avec plus de surface. L'activité des photocatalyseurs est plus faible que celles desprocédés utilisant du peroxyde. Cependant, plusieurs avantages sont remarqués. La photocatalyse se fait à pH neutre et il est possible d'utiliser de la lumière visible. Un matériau photocatalytique basé sur des nanoparticules de WO3 à haute surface spécifique avec du TiO2, du platine et traité à l'hydrogène pourrait offrir une avenue intéressante pour Exp inc.
Author: Pascal Maillard
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Languages : fr
Pages : 214
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Dans le cadre de la recherche de nouveaux photocatalyseurs actifs en lumière visible, nous avons axé principalement nos recherches sur le système R-Ta-O-N (R = terre rare) où de nouvelles phases oxydes et oxynitrures ont été mises en évidence. Une part importante des travaux a été attribuée à la caractérisation des poudres d'un point de vue structural et optique. Nous avons ainsi isolé de nouvelles phases oxynitrures colorées de type structural pérovskite, fluorine et pyrochlore, dont l'activité photocatalytique a été mesurée. Suite à ces premiers résultats, nous avons etudié l'influence du mode de préparation sur l'activité photocatalytique de l'oxynitrure ZnGeON dont les propriétés en photocatalyse ont été démontrées au Japon. L'analyse des résultats permet de dégager quelques caractéristiques idéales d'un bon photocatalyseur ainsi que les paramètres agissant directement sur l'activité photocatalytique.
Author: Jorge Becerra Sanchez
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Languages : en
Pages : 0
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De nos jours, le développement de nouveaux matériaux capables de récolter la lumière solaire de manière efficace pour des applications photocatalytiques est un véritable défi pour la science. Par conséquent, les matériaux réticulaires qui agissent comme des blocs de construction, constitués de joints entre des lieurs organiques et des métaux, avec des propriétés plus adaptées à la photocatalyse, sont devenus encore plus attractifs. Cependant, conférer une fonctionnalité à ces matériaux avec un minimum de défauts cristallins, qui conduisent à une recombinaison de charge électron-trou, et une absorption maximale de la lumière reste un problème. Pour cette raison, différentes stratégies, comme le dopage, l'utilisation de cocatalyseur entre autres, ont été rapportées comme alternatives pour minimiser les problèmes mentionnés ci-dessus et par conséquent les désintégrations photocatalytiques. Néanmoins, les nanostructures de métaux nobles ont récemment montré des propriétés exceptionnelles d'absorption de la lumière, dans lesquelles des pairs électron-trous peuvent être générés et utilisés comme « porteurs de charges », qui améliorent l'activité photocatalytique sur les matériaux pour différentes applications. Les propriétés caractéristiques de ces nanostructures sont associées à l'effet des phénomènes de résonance plasmonique de surface localisée (LSPR en anglais). Les stratégies de préparation de matériaux plasmoniques pour les systèmes photocatalytiques sont très importantes pour améliorer les performances des réactions et les processus photocatalytiques souhaités. Des aspects critiques tels que la morphologie, la taille, les précurseurs chimiques entre autres doivent être pris en compte. Par exemple, l'utilisation du même métal avec une forme différente pourrait affecter ses performances photocatalytiques et déterminer son application. Ce document offre des preuves scientifiques intéressantes, dans le domaine de la photocatalyse, que les techniques d'ingénierie mentionnées ci-dessus sont cruciales pour le développement de matériaux à base de plasmons adaptés à la conversion du CO2. Parmi ces preuves, des nanosphères d'or décorées à la surface d'un cadre d'imidazolate zéolitique (ZIF-67) ont montré un taux de génération de méthanol maximal de 1.6 mmol gcat−1 h−1 avec un rendement quantique apparent (AQY en anglais) de 6.4 %. Alors que les nanoparticules d'or en forme de nanotige ont doublé ce taux avec un AQY de 7.4 %. De plus, les nanoparticules d'or liées chimiquement avec des agents tensioactifs fonctionnels ont montré une amélioration significative des performances avec des taux de génération de 2.5 mmol gcat−1 h−1 en utilisant des charges métalliques inférieures et un AQY de 3.7 %. Alors qu'il existe un nombre croissant de rapports sûr de nouveaux matériaux réticulaires nanocomposites pour les processus photochimiques; les rapports de matériaux plasmoniques sur la chimie réticulaire sont encore rares. Par conséquent, ce rapport fournit un aperçu approfondi des différents concepts liés aux matériaux plasmoniques et à leurs applications sur les matériaux réticulaires afin d'identifier leurs opportunités et leurs défis sur la photocatalyse pour de futures considérations industrielles.
Author: Khadija Hakouk
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Languages : fr
Pages : 257
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Les polyoxométallates (POMs) sont des oxydes moléculaires anioniques de métaux de transition à haut degré d’oxydation (exclusivement Mo et W dans notre étude) et présentent une grande diversité de composition chimique, de structure et de dimensionnalité. A l’état solide, les POMs développent des propriétés optiques photo-induites remarquables qui couplent la photo-génération de paires excitoniques dans le POM à des transferts électroniques, et parfois atomiques, à l’interface POM/contre-cation. Dans cette thèse, les transferts électroniques photo-activés des POMs ont été mis à profit pour élaborer de nouveaux matériaux hybrides organique-inorganique photochromes à l’état solide ainsi que de nouveaux photocatalyseurs plasmoniques dans le visible. Dans la première partie de ce travail, une nouvelle famille de matériaux photochromes a été synthétisée en combinant des POMs avec des cations sulfonium. Les propriétés optiques de ces systèmes hybrides ont été caractérisées et un nouveau mécanisme de photochromisme a été proposé. Parallèlement à ces travaux, l’assemblage de POMs avec des molécules organiques elles-mêmes photo-actives (spiropyrane, spironaphtoxazine) a ouvert la voie à une seconde famille de matériaux aux propriétés photochromiques exaltées. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l’étude de la nanostructure Ag@Ag2Mo3O10•2H2O obtenue selon une nouvelle méthode de photo-déposition « tout solide » à partir du molybdate d’argent Ag2Mo3O10•2H2O, les nanofils Ag2Mo3O10•2H2O étant obtenus par une voie de synthèse inédite en conditions douces. La nanostructure Ag@Ag2Mo3O10•2H2O s’avère être un photocatalyseur plasmonique efficace sous lumière visible.
Author: Marie-Anne Lavergne
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Languages : fr
Pages : 0
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L'objectif de ce travail est d'améliorer les performances photocatalytiques de deux oxydes mixtes de bismuth, Bi2WO6 et BiOBr, présentant une activité sous lumière visible. Leurs activités photocatalytiques sont en effet majoritairement limitées par un taux de recombinaison des charges photoinduites élevé. Deux stratégies différentes ont été respectivement appliquées pour chaque matériau. La première consiste à former une hétérostructure entre Bi2WO6 et un métal noble, le platine, pour assurer une séparation efficace des charges. La seconde consiste à réduire la taille des particules de BiOBr afin d'augmenter la surface spécifique et de diminuer le parcours moyen des charges jusqu'à la surface du photocatalyseur. Les synthèses ont été réalisées par chimie douce. La répartition et la quantité de platine déposé sur Bi2WO6 a ainsi pu être modulée et des particules de BiOBr sous forme de microfleurs ou de plaquettes de différentes tailles ont été obtenues. La dégradation de la rhodamine B en solution sous irradiation bleue a permis d'évaluer les propriétés photocatalytiques des matériaux. La dégradation de molécules non photosensibles a également été réalisée afin de confirmer l'activité photocatalytique observée. Dans le but d'évaluer la potentialité de Bi2WO6 et BiOBr pour la purification de l'air intérieur, des tests de dégradation photocatalytique de polluants modèles gazeux ont été effectués. L'ensemble de ces tests ont mis en évidence les relations entre les paramètres physico-chimiques des matériaux et leurs performances photocatalytiques et ont souligné les potentialités et les limitations de Bi2WO6 et BiOBr pour la dépollution de l'air et de l'eau.
Author: Yoshihiko Ohama
Publisher: Springer
ISBN: 9789400712980
Category :
Languages : en
Pages : 60
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Due to the semiconducting nature of its anatase crystal type, titanium dioxide in construction materials acts as a photocatalyst and exhibits air purifying, self-cleaning and antibacterial action. This book covers the theory and applications of the process.
Author: Pedro Gómez-Romero
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 3527605193
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 434
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Book Description
Functional Hybrid Materials consist of both organic and inorganic components, assembled for the purpose of generating desirable properties and functionalities. The aim is twofold: to bring out or enhance advantageous chemical, electrochemical, magnetic or electronic characteristics and at the same time to reduce or wholly suppress undesirable properties or effects. Another target is the creation of entirely new material behavior. The vast number of hybrid material components available has opened up a wide and diversified field of fascinating research. In this book, a team of highly renowned experts gives an in-depth overview, illustrating the superiority of well-designed hybrid materials and their potential applications.
Author: Ahmed Belasri
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9811554447
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 659
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Book Description
This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
