Coprécipitation d'oxydes mixtes de titane et d'étain en solution aqueuse

Mixed titanium and tin oxide coprecipitation in aqueous solutions

• Auteur / Autrice : Alexandre Pichavant
• Direction : Jean-François Hochepied, Walter Furst
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 17/12/2015
• Etablissement(s) : Paris, ENMP
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENSMP MAT. Centre des matériaux (Evry, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : : École nationale supérieure de techniques avancées (Palaiseau ; 1970 -....)
• Jury : Président / Présidente : Didier Stuerga
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Hochepied, Walter Furst, Grégory Lefèvre, Elise Provost
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Corinne Chanéac, Laurence Motte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photocatalyse

Thermochimie

Mots clés libres

Thermohydrolyse

Titane

Etain

Coprecipitation

Speciation

Photocatalyse

Thermohydrolysis

Titanium

Tin

Coprecipitation

Speciation

Photocatalysis

Résumé

La synthèse de particules d'oxydes mixtes en solution aqueuse est souvent difficile à contrôler en raison de la réactivité potentiellement différente des espèces qui coprécipitent. L’objectif de la thèse est de tenter de comprendre et piloter la synthèse dans le cas du système de particules d’oxydes mixtes de titane et d'étain, choisi en raison de l'existence d'une solution solide sur toute la gamme de composition et de la possibilité de recourir à une précipitation homogène plus simple à modéliser que le mélange réactif. Les synthèses sont réalisées par thermohydrolyse avec chauffage micro-ondes de solutions acides, fournissant des particules directement cristallisées avec des temps de réaction réduits. Les résultats des synthèses, à savoir le rendement et la composition du solide, sont modélisés par un calcul de sursaturation nécessitant la connaissance de la spéciation des solutions préparées. Cette dernière est calculée par la détermination à la température de thermohydrolyse des constantes d’équilibres en solution à partir de données bibliographiques et de mesures de solubilité à basse température d'une part et d'autre part de modélisation de la dépendance thermique des grandeurs thermodynamiques. Enfin, des nanocomposites Anatase-Rutile ont été obtenus par coprécipitation de titane avec de petites quantité d’étain et les propriétés photocatalytiques de ces nanoparticules ont été testées.

The synthesis of mixed oxide particles in aqueous solution is often difficult to control because of the potentially different reactivity of coprecipitating species. The aim of the thesis is to try to understand and control the synthesis in the case of mixed titanium oxide particles and tin system, chosen because of the existence of a solid solution over the entire range composition and the possibility of using a simpler homogeneous precipitation to model the reactant mixture. The syntheses are carried out by thermal hydrolysis of acidic solutions with microwave heating, providing particles directly crystallized with reduced reaction times. The results of the synthesis, namely the yield and composition of the solid, are modeled by a calculation of the supersaturation requiring knowledge of the speciation of the prepared solutions. This is calculated by determining the temperature of thermal hydrolysis in solution equilibrium constants from bibliographic data and low-temperature solubility measurements on the one hand and on the other hand, modeling of the temperature dependence of the thermodynamic. Finally, Anatase-Rutile nanocomposites were obtained by coprecipitation of titanium with small amounts of tin and the photocatalytic properties of these nanoparticles were tested