Synthese de nanoparticules d’oxyde de zinc (ZnO) et leurs applications pour l’´elimination des colorants des eaux usées
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Date
2025-06-26
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UNIVERSITE 20 AOUT 1955 SKIKDA FACULTE DES
Abstract
Les nanoparticules d’oxyde de zinc (ZnO NPs) pr´esentent des applications potentielles
diversifi´ees dans le domaine de l’´elimination des colorants des eaux us´ees, en raison de leurs
propri´et´es photocatalytiques, de leur disponibilit´e ´economique et de leur faible toxicit´e.
Leur utilisation dans le traitement des effluents color´es repose sur leur capacit´e `a provoquer une d´egradation efficace des agents polluants. Lorsque ces nanoparticules sont expos´ees
`a la lumi`ere, elles g´en`erent des esp`eces r´eactives de l’oxyg`ene (ERO), notamment des radicaux hydroxyles, qui sont capables de d´ecomposer les mol´ecules de colorants organiques
complexes en compos´es moins nocifs, favorisant ainsi leur ´elimination des syst`emes aqueux.
Les ZnO NPs sont souvent synth´etis´ees par diverses m´ethodes en raison de leur importance
dans des applications vari´ees, notamment dans le traitement des eaux us´ees. Les ´etudes de
cas pr´esent´ees dans ce travail de rechercheconstituent une approche essentielle pour ´evaluer
l’efficacit´e de ZnO NPs dans l’´elimination des colorants des eaux us´ees. La spectroscopie
infrarouge `a transform´ee de Fourier (FTIR), la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie ´electronique `a balayage `a ´emission de champ avec spectroscopie dispersive en ´energie
(FESEM-EDS), la spectroscopie de r´eflectance diffuse UV-visible (DRS UV-Vis) et la spectroscopie micro-Raman ont ´et´e utilis´ees pour ´etudier les bio-nanoparticules. La premi`ere
´etude de cas se focalise sur la biosynth`ese des nanoparticules d’oxyde de zinc (ZnO NPs)
`a partir d’extrait de pelure de Ciboule. Les ZnO NPs ´etaient en mˆeme temps sph´eriques et
en forme de bˆatonnets, la taille des particules sph´eriques ´etant de 40 `a 100 nm et celle des
particules en forme de bˆatonnets sup´erieure `a 200 nm, comme l’ont confirm´e des techniques
microscopiques. Les bandes caract´eristiques des ZnO NPs `a 400-800 cm−1 ont ´et´e r´ev´el´ees
par spectroscopie infrarouge, qui a ´egalement r´ev´el´e des bandes de groupes carbonyle et hydroxyle. De plus, les ZnO NPs synth´etis´es ont ´et´e utilis´es pour ´evaluer leur potentiel comme
micronutriment pour la plante et nanoadsorbant pour ´eliminer les antibiotiques (ampicilline)
et du colorant bleu de m´ethyl`ene (BM) des eaux us´ees simul´ees. La seconde ´etude de cas examine la synth`ese de nanoparticules d’oxyde de zinc ZnO NPs et de nanocomposites d’oxyde
de zinc et d’oxyde de cuivre ZnO CuO NC avec un rapport de 0.65/0.35, par une m´ethode
´economique et respectueuse de l’environnement utilisant les tiges de Retama monosperma
L. (Boiss). La spectroscopie de fluorescence inverse UV-Vis DRS a montr´e que l’´energie
de la bande interdite diminuait de 3.29 eV pour ZnO NPs `a 3.03 eV pour ZnO CuO NC.
Les images FESEM ont r´ev´el´e une morphologie sph´erique pour le ZnO NPs (49 nm) et une
combinaison de formes sph´eriques et hexagonales pour le ZnO CuO NC (61 nm). Dans un
milieu ouvert et en conditions naturelles, les performances photocatalytiques du ZnO CuO
NC ont d´emontr´e une efficacit´e sup´erieure pour ´eliminer la rhodamine b (Rh-b) et le cristal
violet (CV) sous l’irradiation solaire que le ZnO NPs. Sur 120 min, l’efficacit´e est pass´ee de
74.66 `a 95.58 % pour le Rh-b et de 97.39 `a 99.35 % pour le CV, surpassant ainsi les ZnO
NPs intactes. L’analyse cin´etique a r´ev´el´e que les nanoparticules de ZnO pr´esentaient une
cin´etique de pseudo-premier ordre, tandis que les nanoparticules de ZnO CuO NC suivaient
une cin´etique de pseudo-second ordre.
Description
Keywords
nanoparticules d’oxyde de zinc