Photodégradation du méthyle orange polluant modèle par TiO2 mésoporeux dopé

Abstract

Ce travail est une contribution à la mise au point de photocatalyseurs présentant un potentiel dans la dépollution de l’eau sous irradiation solaire; c’est dans ce contexte que nous avons préparé des catalyseurs à base de TiO2 mésoporeux dopé au chrome et/ou à l’azote à différentes teneurs et à 2 températures de calcination (500 °C et 700 °C) pour les catalyseurs dopés à l’azote. Les matériaux obtenus ont été caractérisés par plusieurs techniques (DRX, UV-Vis en RD et adsorption d’azote) et testés dans la photodégradation d’un polluant modèle, le méthyle orange. Les résultats obtenus ont montré que les propriétés structurales et texturales de TiO2 mésoporeux après dopage dépendent de la nature et de la teneur du dopant ; le dopage à l’azote exalte la cristallinité de TiO2 mésoporeux et ceci d’autant plus que la teneur en azote et la température de calcination sont plus élevées, et n’affecte pas sa surface spécifique. A l’inverse le dopage au chrome entraine une diminution de la cristallinité de TiO2 mésoporeux à teneur élevée en chrome et de sa surface spécifique. En outre, le dopage à l’azote entraîne une diminution de l’énergie de gap Eg de TiO2 mésoporeux. La mise en œuvre des matériaux synthétisés dans la photodégradation du méthyle orange a montré que le dopage à l’azote ou au chrome de TiO2 mésoporeux étend son activité au domaine du visible. Les photocatalyseurs dopés à l’azote sont plus performants que ceux dopés au chrome et ceci quelle que soit la nature de l’irradiation UV ou solaire Il est à noter d’une part que les performances des photocatalyseurs dopés dépendent de la teneur du dopant et de la température de calcination pour ceux dopés à l’azote et d’autre part que le co-dopage au chrome ou à l’azote des catalyseurs mono-dopés inhibe leurs activités. Le catalyseur optimal synthétisé au cours de ce travail pour la photodégradation du MO est le 3% N-TiO2 (500 °C). La meilleure performance obtenue par 3% N-TiO2 (500 °C) sous UVA et sous irradiation solaire pourrait être attribuée à sa meilleure cristallinité. Les résultats intéressants obtenus avec le catalyseur 3% N-TiO2 (500 °C) nous laissent envisager de le tester pour la dépollution des eaux usées sous irradiation de la lumière solaire, l’Algérie étant un pays fortement ensoleillé. Comme autres perspectives, nous envisageons de co-doper le catalyseur 3% N-TiO2 (500 °C) à l’argent et de le tester dans la dégradation de polluants modèles mais également dans la dépollution des eaux usées sous irradiation de la lumière solaire.