Films minces nanocomposites à base de ZnO pour la dépollution de l'eau

ZnO-based nanocomposite thin films for water depollution

• Auteur / Autrice : Gaël Heysen
• Direction : Mickael Gilliot, Aomar Hadjadj
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences des matériaux, Surfaces et Interfaces
• Date : Inscription en doctorat le 02/10/2023
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques Physique Sciences du Numérique et de l'Ingénieur (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Matériaux et Ingénierie Mécanique

Mots clés

Mots clés libres

Nanoparticules

Films minces

Nanocomposites

Oxydes

Nanomatériaux

Photocatalyse

Nanomaterials

Oxides

Thin films

Photocatalysis

Nanoparticles

Nanocomposites

Résumé

Description de la problématique de recherche : Le sujet est de réaliser des films minces nanocomposites utilisés pour la photodégradation de polluants industriels. Cette problématique comprend deux aspects : - L'élaboration : Les nanocomposites seront formés de nanoparticules métalliques (Ag ou Cu) dans une matrice d'oxyde semiconducteur (ZnO). Pour cela, les nanoparticules métalliques, élaborées séparément, seront mélangées aux précurseurs d'oxyde par voie de chimie douce. L'obtention du film mince se fera par étalement par centrifugation et traitements thermiques La phase d'élaboration est suivie d'une phase de caractérisation structurelle, optique et électrique. - Les nanocomposites seront ensuite testés pour la photodégradation de polluants industriels. Il s'agit par l'action des porteurs de charge photogénérés de décomposer des molécules polluantes telles que les colorants, les résidus médicamenteux, ou les hydrocarbures. Les tests seront menés aussi bien dans les conditions de laboratoire que dans les conditions naturelles. Les tests incluront l'évaluation des performances de photodégradation, l'optimisation des conditions de photodégradation, la résistance du film face à la répétition des cycles de photodégradation, et la possibilité de développement sur de grandes surfaces. Le sujet est pluridisciplinaire. Il inclut une problématique liée à la science des matériaux et une problématique liée à l'environnement. Le sujet est également inscrit dans une collaboration active entre l'URCA (Reims) et l'UPJV (Amiens).

Description of the research problem: The topic is to achieve nanocomposite thin films to be used for photodegrading industrial pollutants. This issue includes two aspects: - The elaboration: Nanocomposie thin films are made of metal nanoparticles (Ag or Cu) embedded in a thin semiconductor oxide film (ZnO). For this purpose, the metal nanoparticles, elaborated separately, will be mixed with the oxide precursors by means of soft chemistry. The thin film will be obtained by spin-coating and thermal treatments. The elaboration phase is followed by a structural, optical and electrical characterisation phase. - Photodegradation. The nanocomposite thin films ate then tested for photodegradation of industrial pollutants. This involves the action of photogenerated charge carriers to degrade polluting molecules such as colorant, medicines, or hydrocarbons. The tests will include the evaluation of photodegradation performance, the reusability of the nanocomposite thin film photocatalyst, and the possibility of large scale development. The project is multi-disciplinary. It involves a materials science issue and an environmental issue. The subject is also part of an active collaboration between URCA (Reims) and UPJV (Amiens).