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I.3.3. Photocatalyse et nanostructure du dioxyde de titane : division de la matière
Aux Etats Unis, la NanoInitiative définit les nanosciences et les nanotechnologies à des
échelles atomiques, molécules et supra-molécules approximativement entre 1 et 100 nm. Afin
de comprendre et utiliser des nanomatériaux, des dispositifs et des systèmes possèdent
fondamentalement de nouvelles propriétés et fonctions en raison de leur petite taille. Pour la
Royale Society en Grande Bretagne, « les nanotechnologies recouvrent la conception, la
caractérisation, la production et l’application des structures, des dispositifs et des systèmes par
un contrôle de la forme et de la taille exercées à l’échelle nanométrique [80].
Sous forme de nanoparticules, les matériaux présentent une propriété différente du massif et
ont une grande surface active et par conséquent une grande réactivité. Le fait de réduire la taille
des particules en dessous d’un diamètre critique entraine un confinement des porteurs de
charge induisant ainsi un comportement quantique [67]. Sous forme nanoparticulaire, le
rapport surface/volume est important et cette division engendre une augmentation du potentiel
redox des trous de la bande de valence et les électrons de la bande de conduction[67]. Tous ces
atouts entrainent une augmentation de l’activité photocatalytique.
D’autre part, la division de la particule à l’échelle nanométrique engendre une augmentation de
la bande interdite résultant à une utilisation d’une radiation de courte longueur d’onde. Malgré
ces nombreux intérêts, la photocatalyse utilisant le dioxyde de titane dispose aussi des
faiblesses.
I.3.4. Force et Faiblesse de la photocatalyse
La photocatalyse offre le grand avantage par rapport à d’autres techniques en usage, de
permettre la minéralisation totale des polluants, tout en respectant l’intégrité de
l’environnement. Elle se fait à la température ambiante et permet la dégradation des composés
organiques indépendamment de leur structure moléculaire [81].
Divers anions peuvent être oxydés en des produits moins ou non-toxiques par photocatalyse.
Par exemple les nitrites peuvent être oxydés en nitrates, les sulfites, thiosulfates sont convertis
en sulfates alors que les cyanures peuvent être transformés en isocyanates ou en diazote ou
encore en nitrate. Les métaux lourds sont généralement toxiques et peuvent être éliminés des
eaux usées industrielles par la photocatalyse. Leurs cations sont réduits à la surface du
catalyseur suivant l’équation :
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