Nouveaux photocatalyseurs hétérogènes nanostructurés commandés par la lumière visible pour le traitement de l'eau

 

Shuhui Sun

Institut national de la recherche scientifique [INRS]

 

Domaine : environnement

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2018-2019

Dans ce projet, nous proposons de nouvelles photoanodes et photocatalyseurs hétérogènes pour le traitement des eaux usées par la lumière solaire/visible, sans l'utilisation de produits additionnels (O3, H2O2), de la lumière UV, ou de l'électricité. Les nouvelles structures peuvent générer in situ, de façon continue et efficace les radicaux •OH nécessaires pour la dégradation des polluants.

Le projet est basé sur les concepts suivants:

  1. utilisation de la technique de déposition de couches minces atomiques pour fabriquer des films ultraminces dopés de TiO2 et de alfa-Fe2O3 et des nanoparticules métalliques plasmoniques subnanométriques (subNPs) contrôlées au niveau atomique;
  2. développement de photoanodes et catalyseurs formés par des nanofils de TiO2 dopé/subNPs/squelettes de carbone (CNTs et graphène). Ces architectures 3D avec une quantité très faible de NPs plasmoniques diminueront considérablement le taux de recombinaison trou – électron et étaleront davantage la bande d'absorption de l'UV au visible;
  3. développement d'une alternative alfa-Fe2O3@C (CNT ou graphène). Des réseaux 3D de CNTs ou de graphène seront utilisés comme substrat, seront recouverts par des couches minces d'épaisseur contrôlée d'alfa-Fe2O3 et pourront convertir directement la lumière visible via des radicaux •OH.

Les photoanodes et catalyseurs seront testés pour la dégradation de polluants organiques d'intérêt pratique. Ce projet sera mené par un chimiste des matériaux (Sun), une électrochimiste (Tavares), une experte de la spectroscopie Mössbauer (Kramm) et un ingénieur (Lanza) pour traitement des eaux usées. Cela nous permettra d'étudier à fond les nouveaux matériaux et de couvrir tous les aspects de la photocatalyse dans des conditions réalistes.