Préparation et caractérisation d’un composite pour la dégradation d’un polluant organique
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Date
2022
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Faculté des Sciences
Abstract
Avec le développement important de l'industrie, la pollution de l'environnement est devenue un sujet important dans le monde, en particulier la contamination des sources d'eau et des eaux usées due au rejet de métaux lourds, de colorants organiques, de déversements d'hydrocarbures, etc1,2.qui peut causer des maladies et de sérieux dommages à l'environnement. Différentes techniques ont été développées afin de trouver le meilleur procédé adéquat pour le traitement de l’eau et sauver la planète. Les processus les plus efficaces devraient être simples, flexibles, à faible consommation d’énergie et à faible coût.3 La photocatalyse hétérogène à base de semi-conducteurs est l'une des alternatives les plus prometteuses pour la gestion et l'assainissement des eaux contaminées. Le semi-conducteurs TiO2 est considéré comme l'un des photocatalyseurs les plus largement utilisés pour la dégradation des polluants dans les solutions aqueuses4, en raison de sa bonne activité, de sa stabilité chimique, de sa disponibilité commerciale et de son faible coût 5.
Le TiO2 est un photocatalyseur très actif, parfois obtenu avec une granulométrie nanométrique, qui améliore son comportement mais rend plus difficile son élimination des milieux aqueux. Pour éviter cet inconvénient, ce travail vise à obtenir un photocatalyseur facilement éliminable des milieux aqueux par magnétisme.6
Les Ferrites nanocristallins qui possède une formule générale MFe2O4 (M = ion métallique divalent) est l'une des classes de matériaux les plus attractives pour les applications technologiques. Elles pourraient être utilisés comme catalyseur dans la dégradation et comme un matériau de dépollution par adsorption ou photodégradation7–9, comme capteur de gaz, dans un dispositif à haute fréquence , pour le fractionnement de l’eau et pour la modification de la membrane10,11.
En outre, des nanoparticules de magnétite ont été mélangées à des matériaux à base de carbone, comme le graphène ou l’oxyde de graphène (GO), formant des « graphènes magnétiques ». Ces matériaux présentent une réponse magnétique souhaitable, d’où leur large application dans le stockage d’énergie magnétique, les fluides ou la catalyse.12
La combinaison de la ferrite CMF et le TiO2 fixé sur l’oxyde de Graphène sous forme de nanocomposites a été étudiée par variation du rapport TiO2:ferrite, afin de vitrifier l’activité photocatalytique de ce matériaux. L’oxyde de graphène (GO) est absolument capable de former des liaisons stables avec TiO2 et la ferrite. De plus, les nanoparticules
Introduction générale
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CMFT/GO étaient beaucoup plus faciles à séparer après utilisation, grâce aux propriétés magnétique de ce matériau composite. De nombreux chercheurs ont montré que l'addition des allotropes de carbone au TiO2 améliore ses performances photocatalytiques. Cette amélioration est attribuée à l’augmentation de la durée de vie des paires électron/trou photogénérés. ils ont montré que les formes allotropiques du carbone peuvent agir comme un réservoir d'électrons pour piéger les électrons excités limitant les phénomènes de recombinaison des paires électron/trou photogénérés 13,14.
L’objectif principale de ce travail est d’une part la synthèse et caractérisation d’un composite à base de la ferrite et du dioxyde de titane fixé sur l’oxyde de gaphène et d’autre part l’application de ce composite dans la dégradation du bleue de méthylène en tant que modèle de polluant organique. Ce mémoire est organisée en trois chapitres :
Le premier chapitre est consacré à une recherche bibliographique sur l’oxyde de graphène, la ferrite, la définition de la pollution de l’eau et de son origine et la présentation de la photocatalyse en tant que technique de dépollution émergente
Le deuxième chapitre est consacré à la présentation des différentes étapes de synthèse du nanocomposite ainsi que les techniques de caractérisation utilisées. Le troisième chapitre est consacré à la discussion des résultats obtenus dans cette étude.
Enfin, nous terminons ce travail par une conclusion générale ou nous résumons les principaux résultats de ce travail.