ELABORATION DE TiO2 SOUS FORME DE COUCHE MINCE DOPÉE ET NANOTUBULAIRE : CARACTÉRISATION ÉLECTROCHIMIQUE ET PERFORMANCE PHOTOCATALYTIQUE
Résumé
In the present work, titanium dioxide thin layers were prepared using anodic oxidation. Different structures were obtained and were modified by cerium electrodeposition. The aim of the study was to find the best conditions in order to improve the photocatalytic properties which were measured under UV-A light with two pollutants: methanol and the black amido dye. The photo-electrochemical results show that the photo-activity is improved when cerium is present in the layer, with a Ce/Ti ratio close to 0.6 atom%. This is due to a better separation of photogenerated electron-hole pairs. The layers with nanotube-array were obtained through anodisation of titanium at 20V, during 45 min in three different electrolytes: a mixture of ethylene glycol-ammonium fluoride and water (NT1), a mixture of tetrabutylammonium fluoride-formamide (NT2), and a mixture of sodium sulphate-ammonium fluoride and water (NT3). Photocatalytic results showed that the degradation of dye proceeds much faster in the presence of NT1. This result is attributed to the higher specific surface and higher solid fraction, which improve the absorption of incident light. Moreover in NT1 the rate of charge recombination is assumed to be lowest.
Le présent travail a porté sur l'élaboration des électrodes de TiO2 préparées par oxydation anodique du titane avec différentes structures (couche mince et nanotubes) et modifiées avec des espèces de cérium par électrodéposition. L'objectif est d'agir sur les propriétés physiques et électrochimiques de la couche de TiO2 afin d'améliorer les performances photocatalytiques. Pour cet objectif, l'étude a été réalisée en présence et en absence de lumière UV-A et avec des concentrations variables de polluants de type méthanol ainsi qu' un colorant azoïque, l'Amido Black. Les résultats photo-électrochimiques montrent que la photo activité est améliorée suite à la déposition du cérium et qu'il existe une concentration optimale de l'élément dopant. Cet optimum correspond à un pourcentage atomique Ce/Ti de 0.6 at% et il est associé à une meilleure efficacité de séparation des paires é-h+ photo-générés. Les couches nanotubulaires de TiO2 sont obtenues par anodisation du titane à 20 V pendant 45 min dans trois types d'électrolytes : un mélange d'étylene glycol, de fluorure d'ammonium et d'eau (NT1), un mélange de fluorure de tetrabutyl ammonium et de formamide (NT2), et un mélange de sulfate de sodium, de fluorure d'ammonium et d'eau (NT3). L'électrode élaborée dans l'éthylène glycol (NT1) présente le photocourant et l'activité de décoloration du polluant les plus élevées. Ce résultat est attribué à la bonne concordance entre d'une part la surface spécifique et la fraction solide élevées responsables de l'absorption des photons incidents et d'autre part à une faible vitesse de recombinaison des paires électrons trous.
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