Caractérisation photoélectrochimique de nanoparticules de dioxyede de titane déposées sur verre : application aux vitrages auto-nettoyants

• Auteur / Autrice : Ronan Garrec
• Direction : Alain Denoyelle, Jean-Pierre Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électrochimie
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale matériaux et génie des procédés (Grenoble199.-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces (Grenoble1995-....)

Mots clés

Mots clés libres

Surfaces photoréactives

Photoéléctrochimie

Dioxyde de titane

TiO2

Nanoparticules

Photocatalyse

Vitrages auto-nettoyants

Photoreactive surfaces

Photoelectrochemistry

Titanium dioide

TiO2

Noanoparticles

Photocatalysis

Self-cleaning glasses

Résumé

Actuellement, le marché du bâtiment est demandeur de nouveaux matériaux, et notamment de vitrages, exigeant peu d'entretien. Pour cela les surfaces photoréactives à base de dioxyde de titane sont très bien adaptées ; soumises à un rayonnement ultraviolet, elles peuvent dégrader photocatalytiquement un grand nombre de salissures organiques et l'utilisation de nanoparticules permet d'obtenir un verre optiquement neutre. Le travail présenté porte sur la caractérisation photoélectrochimique de ces surfaces photoréactives constituées de TiO2 sous forme nanoparticulaire entouré d'un liant nécessaire à la tenue mécanique des nanoparticules. Les mesures photoélectrochimiques ont permis de caractériser les propriétés semi-conductrices de ces nanoparticules et d'observer certains comportements inhabituels. De plus, l'analyse combinée des données de photoélectrochimie et de photocatalyse a permis d'élucider le fonctionnement de cet assemblage nanoparticules-liant. Il apparaît que la paire électron-trou se crée dans la nanoparticule semi-conductrice, que le liant permet l'évacuation de l'électron par un positionnement de ses bandes d'énergie adéquat et que l'ensemble peut être contrôler pour produire les vitrages auto-nettoyants à base de nanoparticules de TiO2 les plus performants

Nowaday, the building market is looking for new materials, especially glasses with self-cleaning properties which do not need much maintenance. Photoreactive surfaces containing titaniµm dioxide nanoparticles seem to be very well suited to this application. In fact, under an UV radiation, these surfaces are able to degrade, by mean of a photocatalytic process, a wide range of organic residues. This work consists in the photoelectrochemical characterisation of thoses photoreactive surfaces made with TiO2 nanoparticles and a binder. By photoelectrochemistry, it was possible to characterized the semi-conductìng properties of thoses nanoparticles and to observe an unusual behavior. The analysis of all the datas issues of photoelectrochemícal and photocatalytical experiments allowed to elucidate a mechanism involving a co-operation between the nanoparticles and the binder. The electron-hole pair is created in the nanoparticle and the binder supports the evacuation of the electron by an adequate band energy level. Acting on the nanoparticles-binder system, it could be possible to obtain the best performing self-cleaning glasses