N° d'ordre

Gerard Vignoles

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8

• redaction

N° d'ordre : 2523 THESE présentée pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE École doctorale : Matériaux – Structure – Mécanique Spécialité : Science et Génie des Matériaux par Christos SARANTOPOULOS PHOTOCATALYSEURS A BASE DE TiO2 PREPARES PAR INFILTRATION CHIMIQUE EN PHASE VAPEUR (CVI) SUR SUPPORTS MICROFIBREUX Gérard VIGNOLES Professeur, Université de Bordeaux 1 Président Jean-Marie HERRMANN Directeur de Recherche CNRS, LYON Rapporteur Michel LANGLET Directeur de Recherche CNRS, Grenoble Rapporteur Priscilla PETINGA Ingénieur CIAT, Culoz Examinateur Francis MAURY Directeur de Recherche CNRS, Toulouse Examinateur Alain GLEIZES Professeur, INP Toulouse Directeur de thèse Soutenue le 19 Octobre 2007 devant le jury composé de :

• supports plans


• inp de toulouse


• solutions techniques


• discussions enrichissantes concernant la chimie des surfaces


• ef fet de la cristallinité de tio


• ………… ……


• …… …


• chimie théorique


• ……………… ……

Sujets

• Redaction
• Grosjean
• Popescu
• Langlet
• Herrmann
• Sheldon
• Armand
• Humbert

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Publié le: 01 octobre 2007
• Nombre de lectures: 61
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 6 Mo

Extrait

N° d’ordre : 2523






THESE


présentée

pour obtenir le titre de

DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE


École doctorale : Matériaux – Structure – Mécanique

Spécialité : Science et Génie des Matériaux


par

Christos SARANTOPOULOS


PHOTOCATALYSEURS A BASE DE TiO PREPARES PAR INFILTRATION 2
CHIMIQUE EN PHASE VAPEUR (CVI) SUR SUPPORTS MICROFIBREUX




Soutenue le 19 Octobre 2007 devant le jury composé de :


Gérard VIGNOLES Professeur, Université de Bordeaux 1 Président
Jean-Marie HERRMANN Directeur de Recherche CNRS, LYON Rapporteur
Michel LANGLET Directeur de Recherche CNRS, Grenoble Rapporteur
Priscilla PETINGA Ingénieur CIAT, Culoz Examinateur
Francis MAURY Directeur de Recherche CNRS, Toulouse Examinateur
Alain GLEIZES Professeur, INP Toulouse Directeur de thèse

“Quand tu prendras le chemin d’Ithaque
souhaite que la route soit longue,
pleine d’aventures, pleine d’enseignements.
…
…Ithaque t’a offert ce beau voyage.
Sans elle, tu n’aurais pas pris la route.
Elle n’a rien de plus à t’apporter.

Et même si elle est pauvre, Ithaque ne t’as pas trompé.
Sage comme tu l’es, avec une expérience pareille,
Tu as sûrement déjà compris ce que les Ithaques signifient.”

Konstantinos Kavafis, ˝Ithaque˝, 1911













À mes parents, Dimitri et Spyridoula,
avec toute ma reconnaissance Remerciements


Je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à Monsieur Alain GLEIZES, Professeur à l’Institut
National Polytechnique de Toulouse, avec qui j’ai eu le grand plaisir de travailler tout au long de cette
thèse. Je lui adresse ma gratitude pour sa disponibilité, les conseils, l’encouragement, la patience et
l’amabilité dont il a fait preuve tout au long de notre collaboration. Je le remercie de m’avoir laissé la
liberté d’aborder mon sujet de recherche et de développer ainsi mon sens de l’autonomie.

Je remercie tout particulièrement Monsieur Francis MAURY, Directeur de recherche au CNRS,
pour son co-encadrement, sa disponibilité, son amabilité et son analyse critique de mon travail lors des
nombreuses et fructueuses discussions. Je lui suis profondément reconnaissant de m’avoir conseillé et de
m'avoir formé au métier de chercheur.

Je remercie Monsieur Constantin VAHLAS, Directeur de recherche au CNRS, de m’avoir accueilli
au sein de son équipe Dépôt Chimique en phase Vapeur (CVD) et d’avoir partagé son expérience en me
transmettant des conseils pertinents.

J'exprime ma gratitude à Monsieur Gérard VIGNOLES, Professeur à l’Université de Bordeaux,
pour avoir assuré la présidence de mon jury de thèse.

Mes plus sincères remerciements vont également à Monsieur Jean-Marie HERRMANN, Directeur
de recherche au CNRS à Lyon, et à Monsieur Michel LANGLET, Directeur de recherche au CNRS à
Grenoble, pour avoir accepté de juger ce travail en tant que rapporteurs.

Je suis également très reconnaissant à Madame Priscilla PETINGA, Ingénieur au CIAT, d’avoir
apporté son point de vue d'industrielle en participant au jury de thèse.

Mes remerciements s’adressent également à l’égard de Madame Chantal GUILLARD Directrice de
recherche au CNRS à Lyon et Monsieur Eric PUZENAT, Chargé de recherche au CNRS à Lyon, pour
leur accueil et leur encadrement lors de mon séjour au Laboratoire IRCELYON, leur disponibilité et leurs
conseils dans le domaine de la photocatalyse.

Mes plus sincères remerciements vont également à Monsieur Brian SHELDON, Professeur à
l’Université Brown, pour la disponibilité dont il a fait preuve lors de son court séjour au sein de l’équipe
CVD et pour nos discussions enrichissantes.

Je tiens à remercier Mesdames Corinne DUFAURE, Claire TENDERO, Maîtres de conférences à
l’ENSIACET, Nathalie PRUD’HOMME, post-doctorante au CNRS, et Diane SAMELOR, Ingénieur
d’études au CNRS, pour la gentillesse, la disponibilité et le soutien dont elles ont fait preuve auprès de moi
lors de la rédaction de cette thèse.
Que Monsieur François Senocq, Chargé de recherche au CNRS, trouve ici l’expression de ma
gratitude pour m'avoir fait profité de son savoir pluridisciplinaire, sensibilisé à la notion de la sécurité au
laboratoire et aussi fait partager son goût pour la cuisine française.

Mes plus sincères remerciements vont également à Monsieur Claude MIJOULE, Professeur de
l’Ecole ENSIACET, pour sa disponibilité, sa gentillesse et nos discussions enrichissantes concernant la
chimie des surfaces et plus particulièrement la chimie théorique et la simulation ab-initio.

Que Messieurs Claude ARMAND et Philipe PARCEVAL, responsables des services d’analyse par
Spectrométrie de Masse des Ions Secondaires, et par Microsonde Electronique de l’INSA de Toulouse et
de l’Observatoire de Midi-Pyrénées trouvent ici la marque de mes profonds remerciements pour leurs
conseils et leur amabilité.

Je tiens à remercier Messieurs Djar OQUAB, Yannick THEBAULT, Cédric CHARVILLAT,
Gérard CHATAINIER qui ont contribué à ma formation sur les techniques de caractérisation MEB,
EDS, DRX et XPS.

Je souhaiterais remercier Gilles HUMBERT et Daniel SADOWSKI, Techniciens à l’ENSIACET,
pour leur amabilité et leur capacité de proposer des solutions techniques performantes.

J’adresse aussi mes chaleureux remerciements aux doctorants et au personnel de l’équipe
« Traitement de l'air et des effluents gazeux, chimie atmosphérique » du Laboratoire IRCELYON pour
leur amabilité et l’enthousiasme avec lequel ils m’ont accueilli.

Enfin, je souhaite remercier chaleureusement l’ensemble du personnel du laboratoire CIRIMAT et
plus particulièrement Virginie SANTUCCI, Simona POPESCU, Maria Magdalena SOVAR, Aurélia
DOUARD, Anouar BENALI, Jaïme PUIG PEY, Mathieu DELMAS, Sophie DULCLOS, Urmila PATIL,
Christos CHRISTOGLOU, Florin-Daniel DUMINICA, Catherine GROSJEAN, Hélène AUTEFAGE,
Solène TADIER, Dimitri TRUYEN pour l'amitié qu’ils ont su me témoigner en rendant ces trois années
de thèse très agréables.


Sommaire

Sommaire

Introduction générale………………………………………………………………………….. 1
5 Chapitre I – Etat de l’art……………………………………………………………………….
1.1. Définitions……………………………………………………………………………… 5
5 1.2. La photocatalyse hétérogène : principes et généralités……………………………...
1.3. Activité photocatalytique : choix et mode d’action du TiO ………………………... 6 2
1.3.1. Choix du TiO …………………………………………………………………... 6 2
1.3.2. Mode d’action photocatalytique de TiO ……………………………………….. 10 2
1.3.3. Effet de la phase allotropique de TiO sur l’activité photocatalytique…………. 11 2
1.3.4. Effet de la cristallinité de TiO …………………………………………………. 11 2
1.3.5. TiO en suspension ou supporté………………………………………………… 12 2
1.3.6. Influence du support de photocatalyseur……………………………………….. 13
1.3.7. Effet de la méthode de préparation des photocatalyseurs supportés…………… 14
1.4. Les procédés CVD et CVI…………………………………………………………….. 15
1.4.1. Le procédé CVD………………………………………………………………... 15
1.4.2. La technique MOCVD………………………………………………………….. 17
1.5. Principe du procédé CVI …………………………………………………………….. 18
1.5.1. Matériaux élaborés par CVI ……………………………………………………. 18
1.6. Techniques CVI ………………………………………………………………………. 19
1.6.1. Type de réacteur CVI………………………… 20
1.6.2. CVI isotherme, isobare ………………………………………………………... 22
1.7. Notre objectif………………………………………………………………………….. 22
25 Chapitre II – Montage Expérimentale et techniques de caractérisation des films de TiO ... 2
2.1. Choix du précurseur…………………………………………………………………... 25
2.1.1. Molécule………………………………………………………………………… 25
2.1.2. Propriétés physiques……………………………………………………………. 26
2.2. Description du réacteur……………………………………………………………….. 27
2.3. Caractéristiques des substrats de MOCVD et MOCVI en basse pression………… 29
2.3.1. Supports plans non poreux (plaquettes)………………………………………… 29
2.3.2. Supports plans poreux (microfibres de quartz et de tissu de verre)…………….. 30
2.3.3. Dimensions des éprouvettes et des porte-échantillon……………………… 33
2.3.4. Caractéristiques des supports poreux de géométrie complexe (Microfibres
34 enchevêtrés de silice fondue)………………………………………………. Sommaire

2.3.5. Configuration des échantillons dans le réacteur I-CVI…………………………. 35