Pour des applications de la photocatalyse à grande échelle, il est indispensable de déposer le photocatalyseur sur un support approprié. Les mousses alvéolaires de β-SiC présentent des avantages (grande résistance mécanique et thermique, inerte chimiquement, etc.) d’un bon support photocatalytique. L’objectif de ce travail a été d’élaborer et d’optimiser des médias photocatalytiques tridimensionnels à géométries alvéolaires que sont les mousses de TiO2/β-SiC et d’étudier leur intégration dans un prototype photocatalytique pour le traitement de l’eau. Ainsi, un protocole de ynthèse sol-gel a été développé et a permis d’obtenir du TiO2 mésoporeux cristallisé uniquement sous sa phase anatase avec une bonne surface spécifique (82 m2/g) et des tailles de particules très fines de l’ordre de 16 nm. Nous avons déterminé des conditions permettant de déposer le TiO2 sur la mousse de β-SiC et d’avoir une activité photocatalytique dans le visible afin d’exploiter au mieux cette source lumineuse gratuite qu’est le soleil. L’optimisation du dépôt de catalyseurs TiO2 sur les mousses de β-SiC et l’étude de certains paramètres impliqués dans la conception d’un réacteur ont permis la mise en place d’un réacteur à géométrie annulaire structuré intégrant les mousses de iO2/ β-SiC, fonctionnant en recirculation sous lumière artificielle. Les rendements de dégradation du réacteur pilote ont été optimisés par une étude cinétique en fonction de différents paramètres contrôlant les réactions de dégradations des polluants organiques. L’étude du vieillissement de iO2/β-SiC justifie la stabilité du TiO2 à la surface de la mousse de β-SiC. / For the large scale applications of photocatalysis, it is essential that the photocatalyst fixed on a suitable support. The alveolar cell β-SiC foams present the avantages (high resistance mechanical and thermal, chemically inert…) of a good photocatalytic support. The objective of this work was to develop and optimize the photocatalytic media tridimensional alveolar open-cell TiO2/β-SiC foams and study their integration into a the photocatalytic prototype for water treatment. Thus, a protocol for sol-gel synthesis was developed and yielded mesoporous TiO2 crystallized only in its anatase phase with a good surface area (82 m2/g) and very fine particle sizes in the range of 16 nm. We determined the conditions for immobilizing of TiO2 on β-SiC foams and have photocatalytic activity in the visible to make the most of this free light source which is the sun. The optimization of TiO2 catalysts deposited on β-SiC foam and study some parameters involved in the design of a reactor led to the implementation of a annular reactor incorporating structured TiO2/β-SiC foams, operating in recirculation under artificial light. Degradation yields of pilot reactor were optimized by a kinetic study based on various parameters controlling the degradation reactions of organic pollutants. The study of ageing time of TiO2/β-SiC foam justifies the stability of TiO2 on the surface of β-SiC foam.

Ce travail de thèse consiste à synthétiser des nanoparticules de dioxyde de titane pour la décontamination d’agents chimiques par photocatalyse. L’objectif principal est d’optimiser le photocatalyseur pour la dégradation du sulfure de diéthyle (DES), simulant de l’ypérite. L’oxydation du DES produit des sulfates qui empoisonne le TiO2. Le but est donc de limiter cette désactivation ainsi que le rejet de molécules toxiques. Une solution est d’augmenter la surface spécifique par deux méthodes : le dopage du TiO2 au tantale ou à l’étain et l’ajout d’un porogène lors de la synthèse par voie sol-gel. Les catalyseurs optimisés présentent des taux de conversion élevés pour l’élimination du DES en phase gazeuse sous flux continu grâce à leur surface spécifique importante et leurs propriétés d’adsorption. Les matériaux les plus performants sont ensuite immobilisés sur des mousses tridimensionnelles de β-SiC. Ces média photocatalytiques se désactivent mois rapidement que les matériaux pulvérulents. Une régénération par une solution de soude permet de retrouver leur activité initiale. Ce qui permet une utilisation industrielle possible des catalyseurs. Cette thèse ouvre la voie à la réalisation d’un prototype de décontamination de l’air pour l’élimination d’agents chimiques de guerre. / This work consists in the synthesis of titanium dioxide nanoparticles for the decontamination of chemical warfare agents by photocatalysis. The main goal is to optimize the photocatalyst to eliminate diethylsulfide (DES), simulating yperite. The oxidation of DES generates sulfates that lead to the poisoning of TiO2. Thus, the aim is to limit this deactivation and to avoid a release of harmful products. A solution is to increase the specific suface area by two methods: doping TiO2 with tantalum or tin and adding a porogen during the sol-gel synthesis. These optimized catalysts exhibit high conversion rates for DES elimination in the gas phase under a continuous flow thanks to their high specific surface area and their adsorption properties. The best catalysts are immobilized on tridimensional β-SiC foams. These photocatalytic foams deactivates slower than the TiO2 powders. A regeneration by an NaOH solution can restore their initial activity. It allows a possible industrial application for these catalysts. This thesis opens the way to realize a decontamination prototype for air to eliminate chemical warfare agents.