La synthèse de nanoparticules catalytiques révèle une méthode innovante qui transforme la dégradation du phénol, un polluant industriel majeur. Cette recherche, menée par l’Université des Sciences et de la Technologie d’Oran, offre des perspectives prometteuses pour améliorer les propriétés physico-chimiques des matériaux.
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran
Faculté de Chimie Département de Chimie Physique
Diplôme de Master
Présentation de projet
Synthèse et caractérisation de nanoparticules catalytiques pour une application en dégradation du phénol
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Mlle Aguibi Ahlem & Mlle Mennad Sihem
Supervisé par: Prof. Nom & Dr. Nom
2019-2020
Le travail traite de la nouvelle synthèse basée sur le sol-gel dans le milieu non-aqueux et la mise au point de nouveaux oxydes multi-métal ou métal oxyde simple dont les propriétés physiques peuvent être améliorées pour des fins d’applications dans le domaine électrique et comme catalyseurs ou en adsorption. Les matériaux (oxydes multi métal ou métal oxyde simple) vont être obtenus par une nouvelle méthode de synthèse, sèche et humide, à basse température.
Les matériaux proposés présentent des différences dans l’aspect et dans la qualité des poudres synthétisées ainsi que les propriétés physiques ou chimiques qui en découlent : le but principal étant toujours d’améliorer les propriétés physico-chimiques du même matériau synthétisé par le choix approprié de la technique. Donc l’objectif de cette mémoire est de contribuer à la synthèse des oxydes mixtes, métal oxyde simple et d’améliorer leurs propriétés physiques et chimiques en modifiant les techniques de synthèse pour vérifier les avantages et les inconvénients que peut présenter chacune de ses méthodes.
Dans la troisième partie du travail, les oxydes synthétisés vont être testées pour la dégradation de phénol et/ou la dépollution des effluents industriels.
Mots clés : Synthèse, Sol-Gel Non-Aqueuse, NPs, Oxyde, Rayons-X, MET, Dégradation du Phénol
Introduction générale
Une des progrès spectaculaires en matière de recherche scientifique est de produire des nanostructures faites d’une grande variété de matériaux et d’avoir des propriétés et fonctionnalités afin de développer de nouvelles applications technologiques.
L’étude des matériaux de base des nanotechnologies ou nanomatériaux consiste à construire, comprendre et contrôler la fonctionnalité d’objets de tailles comprises entre 1 et 100 nm.
En particulier, les nanoparticules représentent des comportements particuliers d’une grande importance dans les domaines des nanotechnologies et de la biologie. Ces nanoparticules possèdent en effet des propriétés remarquables, différentes de celles du matériau à l’état massif. L’utilisation des nanoparticules ne cesse de s’accroître avec l’avènement de nouvelles procédures de synthèse et l’essor d’outils d’analyse et techniques d’observation microscopiques de plus en plus performantes, telle que la microscopie électronique en transmission (MET) qu’est constituée notre principale une source d’informations sur la cristallographie des nanoparticules, et sur leur morphologie.
Il existe une grande variété de nanoparticules (métaux, oxydes métalliques, silicium, polymères,). Parmi ces nanoparticules, le trioxyde de tungstène.
Le trioxyde de tungstène suscite un grand intérêt, car il possède de nombreuses propriétés lui permettant d’être utilisé dans diverses applications, comme le photochromisme, l’électrochromisme, la catalyse et la détection de gaz. De nombreuses méthodes d’élaboration ont été développées que ce soit pour obtenir des poudres de WO3 ou des couches minces. Cependant, Peu d’études conduisent à des particules d’oxyde de tungstène de tailles inférieures à 30 nm.
L’une des techniques de synthèse de WO3 est le procédé sol-gel. Connu par sa simplicité et son utilisation des faibles températures ainsi que le faible coût des précurseurs utilisés dans le procédé. De nombreux laboratoires dans le monde utilisent les procédés sol-gel pour produire des matériaux avec une plus grande pureté et une meilleure homogénéité que les procédés conventionnels à haute température. L’originalité du procédé réside dans l’obtention en solution et à basse température ; d’un solide ou d’une poudre de structure généralement amorphe qui fournit un matériau amorphe ou cristallin par recuit thermique ultérieur.
Le phénol est un polluant très répandu dans de nombreux effluents industriels. Le rejet des eaux chargées en phénol conduit à de nombreux effets indésirables sur l’environnement et sur la santé.
Toutefois, la dégradation du phénol et de ses dérivés a été largement étudiée à partir de l’application catalytique des oxydes métalliques.
L’objet de cette étude consiste à synthétiser des nanoparticules de WO3 par la méthode sol-gel non hydrolytique en utilisant deux solvants différentes. Puis suivi par des techniques de caractérisations. Afin d’étudie l’application catalytique d’oxyde dans la dégradation du phénol. Ce manuscrit est structuré en deux parties.
La première partie est constituée de quatre chapitres : Le premier chapitre est consacré à une présentation sur le nanomonde et les Nanoparticules, leur définition, leur classification, leurs méthodes d’élaboration ainsi que leurs applications dans les divers domaines et les dangers qui accompagnent leur usage.
Le deuxième chapitre est réservé à l’étude d’oxydes métallique et spécialement les propriétés structura, les optiques et électriques de l’oxyde de tungstène WO3.
Nous avons abordé dans le troisième chapitre les différentes synthèses pouvant conduire à l’obtention de nanoparticules par voie chimique et en particulier nous détaillons la technique sol-gel qui est utilisée dans ce travail. Ainsi que les techniques de caractérisation employées.
Dans le quatrième chapitre, nous avons commencé par un état d’art sur le phénol et ses dérivés en mettant en évidence les impacts environnementaux liés aux phénols et ses toxicités. Nous nous intéressons aussi à présenter le mécanisme de dégradation du phénol.
La deuxième partie
Le cinquième chapitre est rapporté sur la présentation de protocole expérimental et la discussion des résultats obtenus aux cours de l’étude des poudres de WO3 par la technique spectroscopique (FTIR), la diffraction des rayons X sur poudre (DRX), la microscopie électronique à transmission (MET), et spectrophotométrie UV-visible aussi l’interprétation des différentes résultats obtenues.
Dans le dernier chapitre nous avons procédé à l’application catalytique de nos échantillons dans la dégradation du phénol. Ainsi nous discutons les résultats d’étude cinétique.
Finalement, nous avons terminé le manuscrit par une conclusion générale.
Questions Fréquemment Posées
Comment la synthèse de nanoparticules catalytiques améliore-t-elle leurs propriétés physico-chimiques ?
Le but principal est d’améliorer les propriétés physico-chimiques du matériau synthétisé par le choix approprié de la technique de synthèse.
Quelles méthodes de synthèse sont utilisées pour les nanoparticules catalytiques ?
Les nanoparticules sont obtenues par une nouvelle méthode de synthèse, sèche et humide, à basse température.
Quel est l’objectif de la dégradation du phénol avec les nanoparticules catalytiques ?
Les oxydes synthétisés vont être testés pour la dégradation de phénol et/ou la dépollution des effluents industriels.