Photocatalytic and photoelectrocatalytic activity of mixed semiconductor/nanoporous carbon materials : application to the degradation of environmental pollutants
Les matériaux carbonés ont révélé de nombreuses applications comme adsorbants, (photo-)catalyseurs, additifs et supports pour l'assainissement de l'environnement. Dans cette thèse, des matériaux carbonés nanoporeux obtenus à partir de diverses sources ont été utilisés comme additifs à des...
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| Weitere Verfasser: | , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Sprache: | Anglais |
| Veröffentlicht: |
2021.
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | Accès réservé au texte intégral |
| Anmerkung: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (Orléans ; 2008-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Christine Vautrin-Ul (Président du jury) ; Juan Matos Lale, Giussepe Marcì, Ana Paula Carvalho (Membre(s) du jury) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Etude photocatalytique et photoélectrochimique de catalyseurs mixtes semiconducteur/matériaux nanoporeux :, application à la dégradation de polluants environnementaux |
| Zusammenfassung: | Les matériaux carbonés ont révélé de nombreuses applications comme adsorbants, (photo-)catalyseurs, additifs et supports pour l'assainissement de l'environnement. Dans cette thèse, des matériaux carbonés nanoporeux obtenus à partir de diverses sources ont été utilisés comme additifs à des semiconducteurs (par exemple, TiO2, Bi2WO6) pour améliorer leur efficacité photocatalytique. L'objectif principal de la thèse a été d'explorer l'application potentielle des composites semiconducteurs/carbone (2% en poids de carbone) pour la conversion photocatalytique des polluants de diverse origine. Les composites semiconducteur / carbone préparés ont amélioré l'absorption de la lumière dans la région visible par rapport au semiconducteur pristine, en raison de la présence de groupes fonctionnels photoactifs dans le matériau carboné. L étude de la réponse photoélectrochimique des composites a montré la présence d'un transfert d'électrons à l interface carbone-semiconducteur ; ce comportement est particulièrement remarquable dans le cas des carbones faiblement fonctionnalisés. En conséquence, les porteurs de charge photogénérés sont plus prononcés pour les composites constitués de carbones faiblement fonctionnalisés que pour les carbones hautement fonctionnalisés. L'activité photocatalytique des composites a été évaluée pour la photooxydation d une teinte (rhodamine B) et pour la photoréduction du CO2 en phase gazeuse sous lumière solaire. La conversion photocatalytique du polluant principal ainsi que de ses intermédiaires a été améliorée pour les composites par rapport au semiconducteur ; l'effet était notamment plus prononcé pour la décomposition des intermédiaires. Ceci était associé à une meilleure absorption de la lumière visible des composites, à la forte interaction interfaciale entre les deux phases solides, et à la nature de surface acide du catalyseur. Les photocatalyseurs étudiés ont montré de bons cycles photocatalytiques et une bonne stabilité pendant une illumination à long terme. Carbon materials have a wide variety of applications as adsorbents, (photo-)catalysts, additives and supports for environmental remediation. The main objective of the thesis has been to explore the potential application such semiconductor/carbon composites (ca. 2 wt.% carbon) in the formulation of photocatalytic inks for the conversion of environmental pollutants under simulated solar light. For this purpose, various nanoporous carbons obtained from various sources have been used as additives to TiO2 and Bi2WO6 semiconductors, and used in photocatalytic reactions. The semiconductor/carbon composites displayed an enhanced absorption of light in the visible region compared to the bare semiconductor, due to the presence of photoactive functional groups in the carbon additive. The study of the photoelectrochemical response of the composites showed the occurrence of electron transfer at the carbon/semiconductor interface. Such behavior was particularly remarkable in the case of carbons with a low functionalization compared to those with highly functionalized ones. The photocatalytic activity of the composites was evaluated for photooxidation of rhodamine B and photoreduction of CO2 in gaseous phase under simulated solar light. The photocatalytic conversion of the studied pollutants as well as their intermediates was enhanced for the semiconductor/carbon composites compared to the bare semiconductor. This trend was particularly remarkable for the decomposition of the intermediates, and it was associated to the enhanced visible light absorption of the mixed photocatalysts, to the strong interfacial interaction between the two components and the acidic surface nature of the photocatalysts. The studied photocatalyst showed good photocatalytic cycles and stability during long-term illumination. |
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| Beschreibung: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (Orléans ; 2008-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Christine Vautrin-Ul (Président du jury) ; Juan Matos Lale, Giussepe Marcì, Ana Paula Carvalho (Membre(s) du jury) |
| Zugangseinschränkungen: | Thèse confidentielle jusqu'au 26 février 2022 |