Thèse de doctorat : Sciences chimiques : Strasbourg 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 9 p.

Reproduction de : Thèse doctorat : Chimie. Chimie-physique : Metz : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliographiques.

Reproduction de : Thèse doctorat : Chimie physique et biotechnologie : Metz : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliographiques.

La pollution de l'environnement et l'insuffisance des ressources énergétiques dans le monde constituent deux défis majeurs auxquels l'humanité est confrontée aujourd'hui. La photocatalyse hétérogène de semiconducteur est considérée comme une stratégie prometteuse pour la collecte de l'énergie solaire et la décomposition de contaminants organique dans l'eau et l'air. TiO2 est aujourd'hui le photocatalyseur le plus largement utilisé. Cependant, TiO2 est un semi-conducteur avec une bande interdite d'environ 3.1eV. Donc, il n'absorbe pas la lumière visible. L'oxyde de fer est un bon candidat potentiel pour la photocatalyse : ce matériau est stable, moins cher, respecte l'environnement et il a une bande interdite suffisamment petite (2.1 eV) pour absorber 45% de la radiation solaire incidente. Afin de développer un photocatalyseur efficace de l'oxyde de fer, nous avons préparé des nanoparticules d'oxyde de fer de formes différentes et étudié l'influence des différents paramètres expérimentaux. L'objectif cette thèse est de développer et de caractériser un photocatalyseur à base d'oxyde de fer et hautement photoréactive capable de décomposer les molécules des polluants organiques. Des nanoparticules d'oxydes et d'oxyhydroxyde de fer avec différentes morphologies ont été conçues et synthétisées par la méthode hydrothermale. Dans le système de réaction, des agents de surface avec différents groupes fonctionnels ont été utilisés pour la contrôle de la morphologie. Les effets ont été attribués à l'interaction entre les groupes fonctionnels des agents de surface et des surfaces d'oxyde de fer. Pour élucider les mécanismes de croissance de nanoparticules d'oxyde de fer, une technique en MET basée sur une méthode de trace a été proposée afin de caractériser les plans cristallins et l'orientation de nanoparticules facettées, et donc leurs formes. Les indices de Miller de plans de surface peuvent être déterminé par la transformation de coordonnées après la détermination du vecteur des bords dans les systèmes de coordonnées de l'écran du MET. Dans ce travail, l'orange de méthyl, un représentant colorant azoïque de l'industrie textile, a été pris comme molécule modèle pour les contaminants organiques pour évaluer les capacités photocatalytiques des poudres obtenues. Une étude systématique, y compris l'influence des conditions de réaction et la cinétique, a été effectuée pour étudier le mécanisme de la dégradation photocatalytique de méthylorange à l'oxyde de fer sous irradiation de lumière visible. Il a été constaté que la photodégradation de l'orange de méthyle à l'oxyde de fer est un procédé de photocatalyse de semiconducteur. De plus, les activités photocatalytiques des IV lumières visibles d'oxyde de fer peuvent être harmonisées par le contrôle des morphologies, surtout les indices des facettes des nanoparticules d'oxyde de fer. Les techniques de traitement postérieur ont été utilisées à améliorer la capacité photocatalytique de l’oxyde de fer pour décomposer les molécules des contaminants organiques. Les nanopoudres d’oxyde de fer ont été modifiées par intégration de métaux nobles, par exemple les nanoparticules d'Ag et d'Au. Les résultats des expérimentations photocatalytiques montrent que la capacité des particules métalliques intégrées d'inhiber la recombinaison de la paire de trou électrique dépendent de la position relative entre fonctions travail et la position de la bande de conduction de l'oxyde de fer. Pour surmonter ce problème causé par la courte distance libre des charge dans l'oxyde de fer, des nanobâtonnets ont été préparés. Les résultats indiquent que l'activité photocatalytique de l'oxyde de fer peut être améliorée par l'optimisation microstructurale et la modification surfacique / Global environmental pollution and energy issue are considered as two greatest challenges that human society is facing now. Semiconductor photocatalysis is expected as a highly promising strategy for both harvesting solar energy and decomposing unwanted organics in water and air by solar light irradiation. The main problem of TiO2, the most widely studied photocatalyst material by now, is that its band gap is as wide as 3.1 eV, making it absorb only the UV part of the incident solar irradiation. Iron oxide has a proper band gap of about 2.1 eV which lies in the visible region of solar spectrum and allows utilization of 45% of the solar radiation. Together with the environmental compatibility and low cost, iron oxide is considered as a good candidate for visible light photocatalyst. For the purpose of exploiting iron oxide as effective photocatalyst, we have prepared iron oxide nanoparticles of various shapes and investigated their photocatalytic activities. The objective of the present dissertation is to develop and characterize iron oxide photocatalyst which is highly responsive to visible light. Nanostructured iron oxide and oxyhydroxide nanoparticles with various morphologies were designed and synthesized via hydrothermal route. Stabilizer molecules with different capping groups were applied in the reaction system to control the morphology of the final products. The effects attributed to the interaction between capping groups of stabilizer molecules and iron oxide surfaces. To elucidate the growth mechanism of iron oxide particles, a TEM based trace method was proposed to characterize the crystalline planes and directions of a faceted nanoparticle, and therefore its shape. The Miller indices of surface planes can be determined through coordinate transformation after the determination of the edge vectors in the TEM screen coordinate system. Methyl orange, a representative azo dye pollutant in textile industry, was chosen as the model contaminant molecule to evaluate the photocatalytic performance of the obtained powders. A systematic study, including the influence of the reaction conditions, the kinetics and the route of the oxidation of the methyl orange molecules, was carried out to explore the mechanism of photocatalytic degradation of organic molecules over iron oxide under visible light irradiation. It was found that the photodegradation of methyl orange over iron oxide was more like a semiconductor photocatalysis process, rather than a surface reaction process of ligands to metal charge transfer. Moreover, the visible light photocatalytic activities of iron oxide can be tuned by controlling the morphologies, especially the crystallographic facet of the iron oxide nanoparticles. II Post-treatment techniques were adopted to enhance the ability of iron oxide photocatalyst to decompose organic pollutant molecules. The iron oxide nanopowders were modified by loading noble metals, such as Ag and Au nanoparticles. Photocatalytic experimental results showed that the abilities of loaded metal particles to inhibit the electron-hole pair recombination depend on the relative positions between their work functions and conductive band position of the iron oxide. To overcome the problem caused by the short free distance of charge carriers inside iron oxide, nanorod arrays of iron oxide were prepared. The results show that the photocatalytic activity of iron oxides can be improved by microstructure optimization and surface modification

Nos recherches ont porté sur l’élimination du diuron en solution aqueuse, soit par photocatalyse sous irradiation artificielle et solaire avec le TiO2, soit par adsorption sur le charbon actif préparé à partir de coques de noix de coco.L’influence de certains paramètres tels que la masse du catalyseur, la masse du polluant en solution ainsi que la présence des ions nitrate, ammonium et sulfate a été étudiée. Nous avons mis en évidence que la disparition du diuron suivait le modèle de Langmuir – Hinshelwood observé pour de nombreux polluants. La présence d’ions en général influence peu l’activité photocatalytique du catalyseur. L’utilisation et surtout la réutilisation de catalyseur supporté sur matériaux cellulosiques sous irradiation solaire sans perte d’activité photocatalytique a permis de montrer que le procédé est applicable industriellement. Dans le souci de valoriser les ressources naturelles de la Côte d’ivoire, des charbons actifs ont été préparés à partir de coques de noix de coco suivant les deux modes d’activation. Ces matériaux ont développé une bonne porosité de mélange de méso et de micro porosité. Les surfaces spécifiques obtenues sont comprises entre 200 m2/g et 1300 m2/g. Ces surfaces sont importantes et les tests de Boehm ont montré que tous ces charbons contiennent de nombreuses fonctions de surfaces majoritairement des fonctions lactone et acide carboxylique. Les études cinétiques du diuron faites ont révélé que ces charbons ont montré une bonne affinité avec polluant. Cependant les charbons activés physiquement ont une meilleure diffusion par rapport à ceux obtenus par la méthode chimique. Nous avons montré que ces deux techniques de traitement des eaux sont les meilleures méthodes surtout pour les pays en voie de développement situés pour la plupart sous les tropiques où il y a du soleil pratiquement toute l’année / Our researches were about the elimination of diuron in aqueous solution. It is concerned the degradation exclusively by the TiO2 under artificial and solar irradiation, either by adsorption on the activated carbon prepared from coconut shells.The influence of the catalyst concentration, pollutant mass and inorganic ions in solution (as well nitrate, ammonium and sulphate) has been studied. We brought to the fore that the disappearance of diuron followed the model of Langmuir-Hinshelwood like many other pollutants. The presence of ions has little influence on the photocatalytic activity of catalyst. The use of catalyst and especially re-use supported catalyst on cellulose materials under solar irradiation without loss of photocatalytic activity made it possible to show that the process is applicable industrially.With the aim of develop the natural resources of the ivory Coast some activated carbons have been prepared from coconut shells according two methods of activation. These materials developed a good porosity of meso and micro porosity. Specific surfaces are comprised between 200 and 1300 m2.g-1. These surfaces are important and tests of Boehm showed that all these carbons contain many surface functions. These functions are mainly lactone and carboxylic acid. The kinetic studies of the diuron revealed that these carbons showed a good affinity with pollutant. However the activated carbons have a better diffusion physically in relation to those gotten by the chemical method. We showed that these two techniques of water treatment are especially the best methods peasants in way of the Third World countries

Thèse de doctorat : Génie des procédés et des produits : INPL : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse de doctorat : Science et ingénierie des matériaux : INPL : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / Au cours des dernières décennies, la photocatalyse par les semiconducteurs a été intensivement étudiée pour une grande variété d'applications, y compris la production d'hydrogène à partir de la dissociation de l'eau et la décomposition des polluants dans l'air et l'eau. Actuellement, TiO2 est le matériau photocatalytique le plus largement étudié en raison de son faible coût et ses propriétés physiques et chimiques exceptionnelles. Cependant, la rapide recombinaison électron-trou et son absorption dans la région de l’ultra-violet le rendent inefficace sous la lumière du soleil. Cette thèse vise à développer des photocatalyseurs efficaces à base de TiO2 en appliquant différentes stratégies telles que le contrôle de la morphologie des nanoparticules de TiO2, le couplage du TiO2 avec des métaux et d’autres semi-conducteurs, et l'optimisation de la porosité des photocatalyseurs. Nous avons mis au point une méthode de synthèse solvo-thermique pour produire des nanocristaux de TiO2 hautement cristallins de différentes formes, tel que rhombique, sphérique, et sous forme de tige. Les nanocristaux TiO2 obtenus ont ensuite été décorés par des clusters d'Ag de taille contrôlée pour former des hybrides Ag-TiO2 ayant une performance photocatalytique supérieure à celle du photocatalyseur conventionnel Ag-TiO2-P25. Nous avons également développé une technique non-hydrolytique pour la synthèse de nanodisques uniformes de TiO2 de diamètre contrôlé entre de 12 nm et 35 nm. Ces nanodisques ont ensuite été utilisés comme blocs de construction pour la synthèse des photocatalyseurs multi-composants solubles dans l'eau à base de CdS-Titanate-Ni; ces derniers sont très actifs pour la production d'hydrogène grâce à leur absorption efficace de lumière visible et leur séparation efficace d’électrons et trous. Finalement, nous avons construit un assemblage tridimensionnel ordonné de nanosphères creuses de coquille mince de Au/TiO2, en utilisant les blocs de construction de nanodiques de titanate. Ces photocatalyseurs présentent non seulement une surface spécifique très élevée, mais aussi un comportement photonique et une diffusion multiple de la lumière, ce qui améliore significativement l'absorption de la lumière visible. Ces nanosphères creuses de structure ordonnée tridimensionnelle présentent une activité photocatalytique induite par la lumière visible, étant plusieurs fois plus élevée que celle des nanopoudres conventionnelles d’Au/TiO2. / Semiconductor photocatalysis has been intensively studied over the past decades for a wide variety of applications including hydrogen production from water splitting and decomposition of pollutants in air and water. Currently, TiO2 is the most widely investigated photocatalytic material because of its low cost and outstanding physical and chemical properties. However, its fast electron-hole recombination and light absorption only in ultra-violet region make it inefficient working under sunlight. The goal of the research presented in this thesis is to design efficient TiO2 based photocatalysts by applying various strategies encompassing controlling the morphology of TiO2 particles, coupling TiO2 with metals, and other semiconductors and optimizing porosity of the photocatalysts. We have developed a solvothermal synthetic method for producing highly crystalline TiO2 nanocrystals with various shapes, such as rhombic, spherical, and bar. The obtained TiO2 nanocrystals were then decorated with size-controlled Ag clusters to form Ag-TiO2 hybrids which exhibit superior photocatalytic performance in comparison to conventional Ag-TiO2-P25 photocatalyst. We have also developed a nonhydrolytic technique for the synthesis of uniform titanate nanodisks with controlled diameter in the range of 12 nm to 35 nm. These nanodisks were then used as building blocks for the design of water-soluble CdS–Titanate–Ni multicomponent photocatalysts which are highly active for hydrogen generation due to their effective visible light absorption and efficient charge separation. Finally, we have constructed a three-dimensional ordered assembly of thin-shell Au/TiO2 hollow nanospheres from titanate nanodisk building blocks. The designed photocatalysts exhibit not only a very high specific surface area but also photonic behavior and multiple light scattering, which significantly enhances visible light absorption. As a result, Au/TiO2 hollow nanospheres with three-dimensional ordered structure exhibit a visible-light-driven photocatalytic activity that is several times higher than conventional Au/TiO2 nanopowders.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Chimie, Chimie-physique : Metz : 2002. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliographiques.

Nos études ont portés sur la mise au point d'un photoréacteur simple fabriqué à partir des chutes de polymères et de valoriser les déchets de coques de noix de coco en les transformant en charbons actif, pour le traitement des eaux usées. Dans première phase de notre étude, le photoréacteur a permis d'effectuer la photodégradation du Diuron (abondant dans les herbicides utilisés en agriculture), sous irradiation artificielle (lampe à UV) et naturelle (rayons solaires). Les tests ont été effectués sur deux catalyseurs commerciaux supportés (la Quartzel de Saint Gobain-quartz et le papier cellulosique d'Alsthom). La photodégradation du Diuron suit une cinétique de pseudo-ordre un. Dans le souci de valoriser les déchets agricoles de la Côte d'Ivoire (principalement les déchets ultimes de coco), des charbons actifs ont été préparés à partir de ceux-ci par activation physique. Nous avons développé une méthode qui tient compte du facteur coût et performance du produit. Des tests de caractérisations chimiques et physiques ont été effectués. Notre charbon "optimisé" a une surface spécifique de 750 m² par gramme environ, est essentiellement microporeux et contient des fonctions acides et bases à sa surface. Les études cinétiques d'adsorption du Diuron ont montré que ce charbon optimisé a une bonne affinité avec cette molécule sonde. Nous avons dans la dernière partie de notre étude combinée les deux procédés (Photocatalyse et adsorption sur charbon actif). Des études préliminaires ont été effectuées Ces tests nous ont permis de mettre en place le protocole expérimental utilisé, qui consistait à faire de la photodégradation pendant 90 minutes environ et ensuite de faire passer la solution sur une cartouche de charbon actif préparé par nous même. Une étude comparative des trois procédés a été effectuée et nous avons observé des avantages liés au couplage TiO2/CA. Nous avons pu éliminer les derniers pourcentages de Diuron et des éventuels sous-produits de la photodégradation du Diuron. De plus techniquement nous pouvons réaliser un procédé de photocatalyse le jour et d’adsorption la nuit / Our studies have focused on the development of a simple photoreactor hand-made from polymer wastes and recover the coconut shell waste tuning them into activated carbon for the treatment of wastewater. The first part of our study, the photoreactor allowed for the photodegradation of Diuron (abundant in herbicides used in agriculture), under artificial (UV lamp) and natural (sunlight) irradiation. The tests were conducted on two commercial supported catalysts (the Quartzel for Saint-Gobain Quartz and cellulosic support for Ahlstrom). The photodegradation of Diuron kinetics follows a pseudo-first order. The cellulosic support is suitable of our photoreactor even if the Quartzel is more efficient than the cellulosic support. The photodégradation under both two irradiation sources is the same. In order to recover the waste agricultural on Côte d'Ivoire (mainly final waste coconut shell), active carbons were prepared from them by physical activation. We have developed a method that takes into account the cost factor and product performance. Tests of physical and chemical characterizations were performed. Our coal "optimized" has a specific surface of 750 m² per gram about is essentially microporous and contains features acids and bases on its surface. Kinetic studies of adsorption of Diuron showed that the optimized coal has a good affinity with the probe molecule. We have in the last part of our study combined the two processes (photocatalysis followed by adsorption on activated carbon). Preliminary studies on the photo-reactors were carried out. These tests have allowed us to establish the experimental protocol used, which was to make the photodegradation for 90 minutes and then pass the solution through a cartridge of activated carbon prepared by ourselves. A comparative study of three methods was performed and we observed the benefits of coupling TiO2/CA. We could eliminate 10 % of Diuron, and by-products of photodegradation of Diuron remained on the solution. Also technically we can do the process by the day by Photocatalysis and by night by adsorption