Thèse soutenue

Influence de l´oxyde de Graphene (GO) sur les nanostructures TiO2-GO appliquées à la dépollution de l´eau

FR  |  
EN  |  
ES
Auteur / Autrice : Francisco Javier Gomez Cano
Direction : Abdelhadi KassibaIouri KoudriavtsevSandrine CosteVelumani Subramaniam
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 06/09/2024
Etablissement(s) : Le Mans en cotutelle avec El Centro de Investigacion y de Estudios Avanzados del Insituto Politécnico National. Cinvestav (Méxique)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans ; 2012-....) - Institut des Molécules et Matériaux du Mans / IMMM
Jury : Président / Présidente : Benoît Guiffard
Examinateurs / Examinatrices : Malgorzata Makowska Janusik, Juan Carlos Durán-Álvarez, Miguel García Rocha
Rapporteur / Rapporteuse : Malgorzata Makowska Janusik, Juan Carlos Durán-Álvarez

Résumé

FR  |  
EN  |  
ES

Les préoccupations croissantes en matière de préservation de l’environnement ont orienté les efforts de la recherche vers le développement de nanomatériaux adaptés aux applications à la dépollution de l'eau. Dans ce contexte, des oxydes de graphène (GO) et leurs nanostructures hybrides associant des nanoparticules de TiO2 ont été synthétisés en vue d’exploiter des processus tels que l'adsorption et la photocatalyse pour l'élimination des polluants organiques dans l'eau. Les travaux menés ont permis d’étudier l’influence des propriétés physicochimiques des GO et en particulier leurs degrés d’oxydation sur les propriétés structurales, électronique et de photoactivité des nanocomposites hybrides TiO2-GO. La fabrication de nanostructures hybrides à base de TiO2 et de GO par broyage à haute énergie et par photosonication a été mise en oeuvre ainsi que des techniques de caractérisations complémentaires telles que la diffraction de RX, la spectrométrie Raman, la microscopie électronique SEM/TEM, la spectroscopie FT-IR, XPS et de résonance paramagnétique électronique RPE. L’analyse approfondie des résultats obtenus sur une variante de nanocomposites TiO2-GO a mis en évidence l'évolution des propriétés physico-chimiques et morphologiques des nanostructures en fonction des conditions d'oxydation contrôlées du GO. En complément, des études théoriques par DFT ont révélé la corrélation entre les variations de la bande électronique interdite et la concentration des groupes fonctionnels dans le matériau GO. Les phénomènes d’adsorption et de photocatalyse des différentes compositions TiO2-GO ont été étudiés à travers l’élimination du bleu de méthylène (MB) avec des efficacités remarquables. La même approche expérimentale qui a été ensuite explorée sur des organismes biologiques tels que des microalgues à travers la dégradation de sous-produits associés, souligne le caractère interdisciplinaire de ces travaux. Ainsi, en explorant systématiquement les degrés d'oxydation du GO et les techniques de fabrication des nanocomposites, les études effectuées contribuent à la compréhension et l'optimisation des propriétés et caractéristiques des nanostructures hybrides à base de TiO2 et de GO pour une meilleure efficacité de leur utilisation pour la dépollution de l'eau.