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potential. The flat band potential as well as the density of donors is calculated. Doping induces a positive shift of the flat band potential as well as an increase of majority carriers’ density. This shift means that the impurities would create energy levels close to the valence band and would be responsible of visible light absorption. However, these states also act as recombination centers and decrease the photocurrent. The photoactivity of TiO 2 (P25), TiO2-N (P25), TiO 2 sol gel and of TiO 2-x N x-1 sol gel (TiO1,86N0,14) deposited on stainless steel 304L was studied towards photooxidation of Reactive Black 5 and Reactive Orange 16 as model pollutants using a flow loop reactor equipped with UV lamp (BLB) or visible lamp (Cool Daylight) as sources of light. The dye photooxidation is similar for TiO 2 (P25) and TiO2-N (P25), also for TiO 2 sol gel and TiO 2-x N x-1 sol gel under UV light. However, under visible light, N-doped photocatalyst allows a better photodegradation and this behavior is in agreement with photo-electrochemical and physico-chemical studies. The pH range 2.1 to 6 is favorable for the photooxidation in our working conditions. In the same way the addition of hydrogen peroxide to the dye solution accelerates the degradation processes. During the photodegradation test, the measurements of the surfaces potential of photocatalysts show also a positive shift for N-doped photocatalyst. Keys Words Titanium dioxide, doping, sol-gel synthesis, sensitizing, photo-electrochemistry, flat band potential, dyes, photo-oxidation 6
Table des Matières Introduction Générale ………………………………………………………………… Chapitre I : Revue bibliographique…………………………………………………... 16 I.1. Introduction…………………………………………………………………….. 17 I.2. Semi-conducteurs à propriétés photocatalytiques……………………………… 17 I.2.1. Dioxyde de titane, TiO2…………………………………................... 18 I.2.2. Modifications de TiO2…………………………………..................... 19 I.2.3. Dopage de TiO2…………………………………………................... 22 I.2.3.1. Dopage de TiO2 avec de l’azote………………………... 23 I.2.3.2. Dopage du dioxyde de titane avec d’autres éléments non métalliques……………………………………………… I.2.4. Autres photocatalyseurs……………………………………............... 28 I.2.5. Conclusion…………………………………………………............... 30 I.3. Photocatalyse…………………………………………………………………… 31 I.3.1. Principe de la photocatalyse hétérogène…………………………...... 31 I.3.2. Applications de la photocatalyse…………………………………… 36 I.3.3. Photocatalyse et nanostructure du dioxyde de titane : division de la matière………………………………………………………………. I.3.4. Force et faiblesse de la photocatalyse……………………………….. 38 I.3.5. Conclusion…………………………………………………………... 40 I.4. Préparation de couches minces de dioxyde de titane…………………………... 40 I.5. Photoélectrochimie, Interface semi-conducteur/électrolyte……………………. 49 I.5.1. Définition……………………………………………………………. 49 I.5.2. Interfaces semi-conducteur/électrolyte……………………………… 50 I.5.3. Electrodes…………………………………………………………… 52 I.5.4. Courant d’oxydation et courant de réduction……………………….. 52 I.5.5. Electrolyte…………………………………………………………… 53 I.5.6. Modélisation d’une interface semi-conducteur/électrolyte…………. 55 Chapitre II : Méthodes expérimentales ……………………………………………… 64 II.1. Composés chimiques utilisés………………………………………………….. 65 7 13 26 38
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