Elaboration et caractérisation de nanoparticules par voie Sol-Gel en présence et en absence d’un tensioactif et étude de leur activité photo catalytique dans la dégradation des colorants

Abstract

Ce travail de mémoire est consacré à l’élaboration, la caractérisation et l’évaluation des performances photo catalytiques de nanoparticules d’oxyde de cérium (CeO₂) synthétisées par la méthode sol-gel voie Pechini, en présence et en absence du tensioactif non ionique Tween 20, pour l’élimination du bleu de méthylène (BM), un colorant organique trés utilisé dans les taxtil industriels. La synthèse du matériau a été réalisée par la méthode sol-gel voie Pechini, une technique simple, économique et efficace permettant l’obtention d’une phase pure de CeO₂ à structure cubique de type fluorite, comme l’ont confirmé les analyses FTIR et DRX. L’ajout du Tween 20 a influencé significativement la cristallisation et l’homogénéité structurale des nanoparticules obtenues. Les caractérisations structurales ont révélé une taille moyenne de cristallites de 18,33 nm et un paramètre de maille moyen de 5,4044 Å. Les analyses optiques par UV-Visible ont montré le caractère semi-conducteur du CeO₂ avec des valeurs de gap optique de 3,41 eV et 2,85 eV respectivement en présence et en absence du Tween 20. Les essais de photo dégradation ont démontré l’activité photo catalytique du CeO₂ sous irradiation UV, atteignant un taux de dégradation de 61,14 % du bleu de méthylène après 180 minutes dans les conditions optimales ([BM] = 10 mg/L ; pH = 9 ; m(CeO₂) = 50 mg ; V = 100 mL). L’étude cinétique a montré que le processus suit le modèle de pseudopremier ordre avec une constante de vitesse de 5,6 × 10⁻³ min⁻¹ et un coefficient de corrélation élevé (R² = 0,986). Les résultats obtenus confirment que les nanoparticules de CeO₂ synthétisées par la méthode sol-gel voie Pechini constituent un photo catalyseur prometteur pour le traitement des eaux contaminées par les polluants organiques.