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Photocatalyseurs à base de TIO2 préparés par infiltration chimique en phase vapeur (CVI) sur supports microfibreux

Sarantopoulos, Christos (2007) Photocatalyseurs à base de TIO2 préparés par infiltration chimique en phase vapeur (CVI) sur supports microfibreux. (TIO2 based photocatalysts prepared by chemical vapor infiltration (CVI) on microfibrous substrates.)

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Abstract

L'objet de cette thèse est la fonctionnalisation de substrats microfibreux de verre par du TiO2 déposé par infiltration chimique en phase vapeur (CVI). Le photocatalyseur supporté obtenu peut servir à la dépollution de l’air. Nous avons étudié la relation entre la structure du matériau et son efficacité photocatalytique. Les couches minces de TiO2, préparées à basse pression à partir de Ti(O-iPr)4 dans un réacteur CVD à mur chaud, sont caractérisées par DRX, MEB, EDX, XPS, BET et par le suivi cinétique de la décomposition de divers polluants modèles en solution aqueuse (orange G, acide malique, imazapyr) et dans l'air (toluène). Une première étude de dépôts sur substrat plan a permis de cerner les conditions qui favorisent une microstructure colonnaire qui, par sa porosité, est a priori la plus favorable à un bon comportement photocatalytique. L'étude des dépôts sur substrat microfibreux a montré que le facteur essentiel pour une bonne efficacité photocatalytique était l’uniformité d’infiltration. Or les conditions opératoires qui optimisent l'infiltration ne favorisent pas la croissance colonnaire du dépôt. Un compromis est donc proposé. Nos photocatalyseurs sont particulièrement efficaces et leurs performances relatives sont comparables, voire supérieures, à celles de photocatalyseurs actuellement commercialisés. Ces résultats ouvrent de réelles perspectives au procédé d’élaboration que nous avons étudié. ABSTRACT : This thesis deals with microfibrous glass substrates functionalized with TiO2. The oxide is deposited as a thin film onto the micro fibres by chemical vapour infiltration (CVI), yielding a photocatalytic material usable for cleaning polluted air. We studied the relation between the structure of the material and its photocatalytic efficiency. TiO2 thin films were prepared at low pressure, in a hot-wall CVD reactor, using Ti(O-iPr)4 as a precursor. They were characterized by XRD, SEM, EDX, XPS and BET., and by recording the kinetics of decomposition of varied pollutants in solution (orange G, malic acid, imazapyr) and in air (toluene). The conditions favouring the growth of porous films through a columnar growth mode were established by MOCVD-depositing TiO2 thin films on flat substrates. The subsequent works with micro fibrous thick substrates showed the uniformity of infiltration to be the main factor governing the photocatalytic efficiency. Operating parameters that optimize infiltration do not yield columnar growth mode. A compromise is necessary. Our photocatalysts are showing high efficiency comparable, if not higher, to those actually commercialized. These promising results are opening real perspectives for the proposed process.

Department or laboratory:Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Gleizes, Alain
Uncontrolled Keywords:Dépôts chimiques en phase vapeur - Infiltration chimique en phase vapeur - Photocatalyse - Dopage à l'azote - MOCVD - CVI - Microfibres
Subjects:Materials science
Deposited On:21 January 2008

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