Water purification by photo-electrochemical methods

Dépuration des eaux par des méthodes photo-électrochimiques

• Auteur / Autrice : Teresa Lana Villarreal
• Direction : Nicolas Alonso-Vante
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Poitiers en cotutelle avec Université de Navarre
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie chimique, biologique et géologique (Poitiers2000-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de charge

Résumé

La photooxydation de composés organiques dissous dans l’eau a été étudiée. Afin de pouvoir déterminer si le mécanisme de transfert de charges a lieu de façon directe ou indirecte (à travers les radicaux hydroxyle), nous avons développé des modèles cinétiques en fonction du système photocatalytique employé. Ces modèles prennent en compte la photooxydation compétitive avec les molécules d’eau. Alors que l’acide formique s’absorbe en surface et y est photocatalysé par les trous libres de la bande de valence, le méthanol, qui n’est pas absorbé, est minéralisé via les radicaux hydroxyles photogénérés. D’autres aspects fondamentaux des électrodes de TiO2 nanostructurées ont été étudiés, comme la stabilité en milieu H2SO4 0. 5M, l’influence de l’épaisseur, et le transport des charges. La modification de surface des couches minces de TiO2 P25 avec des amas métallique d’un chalcogenure (RuxSey) favorise la réaction de réduction de l’oxygène moléculaire en milieu acide. Ainsi, le système peut travailler sous lumière à circuit ouvert en présence d’oxygène pour l’oxydation de l’acide formique.

The photooxidation of water-dissolved organic compounds has been studied. In order to be able to discriminate between both direct vs. Indirect interfacial hole charge transfer mechanisms. Various kinetics models, depending on the photo-electrocatalytic system investigated, were developed. The models are based on the fact that the photooxidation of dissolved pollutants competes with the photooxidation of water molecules as solvent. Whereas HCOOH is photooxidized by valence band free holes due to its strong adsorption onto TiO2 surface, CH3OH is mainly photooxidized via photogenerated hydroxyl radicals. Other fundamental aspects of nanostructured TiO2 electrodes have been studied such as the stability in 0. 5M H2SO4, the influence of the film thickness and the charge transport. The surface modification of TiO2 P25 layers via a chalcogenide cluster-like catalyst (RuxSey) enhances the molecular oxygen reduction in acid medium. This property enables the system to work catalytically under light for formic acid oxidation under open circuit conditions in the presence of molecular oxygen.