Synthèse et caractérisation de particules magnétiques nues ou enrobées de TiO2 comme support de nanoparticules de palladium ou de rhodium : Applications en catalyse et/ou photocatalyse

Synthesis and characterization of naked or TiO2-coated magnetic particles as support for palladium or rhodium nanoparticles : Applications in catalysis and/or photocatalysis

• Auteur / Autrice : Carl-Hugo Pélisson
• Direction : Alain Roucoux, Audrey Nowicki
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Perturbateurs endocriniens

Photocatalyse

Composés aromatiques

Déshalogénation

Hydrogénation

Palladium

Rhodium

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoparticules magnétiques

Support TiO2

Procédés cascades

Résumé

Au cours de ces dernières années, la présence de perturbateurs endocriniens (PEs) dans l’environnement est devenue un sujet de préoccupation majeure, ces composés entraînant potentiellement des effets néfastes sur la croissance ou la reproduction. Dans ce contexte, la recherche de méthodes de traitement devient prioritaire et la dégradation photocatalytique figure parmi les approches les plus séduisantes. Cependant, face à la photorésistance de certains polluants, de nouvelles méthodologies restent nécessaires. Dans le cas de PEs à structure aromatique, l’alternative étudiée consiste en leur hydrogénation en amont, par des nanoparticules de métaux nobles particulièrement efficaces, en composés saturés moins toxiques et plus aisément photodégradables. Ces travaux visent à développer des catalyseurs magnétiques à base de nanoparticules métalliques, actifs en hydrogénation et photoactifs. Après synthèse et caractérisation du coeur magnétique (-Fe2O3), le dépôt de nanoparticules de Rh0 et de Pd0 a conduit à des matériaux actifs en déhalogénation et hydrogénation d’halogénoarènes. L’enrobage des coeurs magnétiques par une couche de SiO2 ou de TiO2, suivi de leur dopage par des colloïdes métalliques, a permis d’améliorer la stabilité de ces systèmes vis-à-vis de certains substrats. Enfin, des nanocomposites Fe2O3@TiO2@Rh0 se sont avérés efficaces pour le développement d’un procédé cascade basé sur une préhydrogénation suivie d’une étape de dégradation photocatalytique pour la remédiation d’un perturbateur endocrinien modèle, le phtalate de diéthyle. Par ailleurs, les propriétés magnétiques des particules de maghémite se sont révélées pertinentes pour le recyclage aisé du catalyseur.

The presence of endocrine disrupting compounds (EDCs) in environment has become a concern over the past few years since these compounds could adversely affect growth and reproduction. In this context, the development of methods to detoxify EDCs seems to be urgent and photocatalytic degradation appears as one of the most pertinent. However, in the case of recalcitrant molecules, new methodologies are required. As many EDCs possess aromatic structure, an alternative could be the pre-degradation by hydrogenation of aromatic rings into less toxic and easily photodegradable compounds. Metallic nanoparticles are particularly known for their efficiency in such difficult reactions. This project deals with the development of magnetic catalysts, based on metallic nanoparticles, active in hydrogenation and photoactive. After synthesis and characterization of the metallic core (-Fe2O3), the direct deposit of Rh0 and Pd0 nanoparticles led to nanocomposites, which prove active in dehalogenation and hydrogenation of halogenoarenes. The coating of the magnetic cores by a SiO2 or TiO2 coating, followed by the deposit of metallic colloids, allows improving the stability of these systems towards some substrates. Finally, Fe2O3@TiO2@Rh0 nanocomposites proved to be pertinent for the development of a cascade process, based on a pre-hydrogenation, followed by photocatalytic degradation, for the remediation of a model EDC, diethylphthalate. Moreover, the magnetic properties of maghemite prove to be pertinent for an easy catalyst’s recycling.