Synthèse et caractérisation de l’hétéro-système ZnCo2O4 / ZnO, application à la photo dégradation de rouge de ponceau.

Abstract

Dans le présent travail, nous avons étudié la faisabilité de former une jonction entre la ZnCo2O4 et ZnO pour être appliquer à la dégradation de rouge de ponceau. Le choix de ZnCo2O4 est lié à son faible coût, à sa grande stabilité chimique et à son impact sur l’environnement. Il a été synthétisé par voie sol gel dans le but d’augmenter la surface spécifique. Il a été caractérisé par différentes méthodes (DRX, MEB, spectroscopie Infrarouge, réflectance diffuse, conductivité électrique, pouvoir thermoélectrique, caractéristique intensité/potentiel et diagramme de Mott-Schottky, spectroscopie d’impédance électrique). L’étude de la conductivité et du pouvoir thermoélectrique a permis de déterminer l’énergie d’activation (0.1 eV) et de montrer que la conductivité est de type-p. La combinaison entre l’étude électrochimique, photo-électrochimique et les mesures de capacitance a permis de proposer un digramme énergétique ZnCo2O4. L’application du tracé de Nyquist a montré que l’interface ZnCo2O4/électrolyte peut être représentée par un circuit électrique équivalent comprenant une résistance de transfert de charge (R), l’impédance de Warburg (W) en parallèle avec (CPE) et en série avec Rs. La photo dégradation de rouge de ponceau, iI a été réalisée lors de l’irradiation de la jonction ZnCo2O4/ZnO sous irradiation solaire. Deux paramètres simulant des conditions réelles d’utilisation ont été étudiés. La cinétique de dégradation suit un ordre un. La meilleure configuration d’hétérojonction est ZnCo2O4 (75%)/ ZnO. Cette dernière présente le meilleur compromis entre photosensibilisation et transfert de charges. L’augmentation de la photoactivité est attribuée au potentiel de diffusion développé par la jonction p/n qui favorise la séparation physique des charges. La constante vitesse maximale de dégradation (k ~ 52×10-4 min-1) est obtenue pour une concentration initiale de 15 mg L-1 et discutée en terme de probabilité d’occupation des sites et de rencontre Rouge de ponceau/O2°-.