Materials with controlled porosity for the environment and sustainable development : degradation of VOCs by photocatalysis
Matériaux à porosité contrôlé pour l'environnement et le développement durable : dégradation des COVs par photocatalyse
Résumé
Despite the numerous studies carried out in recent years on silver clusters and nanoparticles, the study of their properties and their applications in different fields are often faced with the great challenge of synthesis and control of their sizes.The use of zeolites as a support could well represent an effective solution for the stabilization of clusters and metallic nanoparticles. Nevertheless, it is always difficult to control the quantity and to maintain a high, homogeneous and locally selective dispersion of the metallic clusters in the cavities of the zeolites.In this work, we will present a new approach allowing the controlled generation of silver clusters and nanoparticles in the pores of zeolite X. This approach is based on a localized photoreduction of Ag+ ions in faujasite X type zeolites doped with photoactive species (bismuth and vanadium) which serves as a substrate to initiate or promote the formation of isolated or connected clusters (quasinanoparticles). The assembly of the aggregates is carried out in a precise and controlled manner, thus allowing the development of functional materials whose structure is completely controlled. This method makes it possible to achieve a high yield of CLs and Ag NPs in a very short time, thus obtaining a homogeneous distribution of silver clusters with great stability. The synthesis procedure as well as the chemical and photochemical properties of the materials developed will be detailed. Their photocatalytic capacity will also be evaluated. To this end, we aim to implement our materials for the photocatalytic conversion of methanol in order to achieve a better understanding of the mechanisms of chemical transformation induced by plasmon decay. A systematic and exhaustive study on the stability of silver clusters and nanoparticles and the influence of their sizes on photocatalytic performance and the reaction mechanism will also be discussed. At the end, a general conclusion as well as the perspectives of this work will be presented.
Malgré les nombreuses études amenées ces dernières années sur les clusters et les nanoparticules d’argent, l’étude de leurs propriétés et leurs applications dans différents domaines sont souvent confrontées au grand défi de la synthèse et le contrôle de leurs tailles.L’utilisation des zéolithes comme support, pourrait bien représenter une solution efficace pour la stabilisation des clusters et des nanoparticules métalliques. Néanmoins, il est toujours difficile de contrôler la quantité et de maintenir une dispersion élevée, homogène et localement sélective des clusters métalliques dans les cavités des zéolithes.Dans ce travail, nous présenterons une nouvelle approche permettant la génération contrôlée de clusters et de nanoparticules d’argent dans les pores de la zéolite X. Cette approche se repose sur une photoréduction localisée des ions Ag+ dans des zéolithes de type faujasite X dopées par des espèces photoactifs (le bismuth et le vanadium) qui sert comme substrat pour initier ou favoriser la formation des clusters isolés ou connectés (quasinanoparticules). L'assemblage des agrégats s'effectue de façon précise et contrôlée permettant ainsi l'élaboration de matériaux fonctionnels dont la structure est complètement maîtrisée. Cette méthode permet d’aboutir à un rendement important des CLs et des NPs d’Ag dans un temps très court, ainsi, d’obtenir une répartition homogène des clusters d’argent avec une grande stabilité. La procédure de synthèse ainsi que les propriétés chimiques et photochimiques des matériaux élaborés seront détaillées. Leur capacité photocatalytique sera aussi évalué. Dans ce but, nous visons la mise en œuvre de nos matériaux pour la conversion photocatalytique du méthanol afin de parvenir à une meilleure compréhension des mécanismes de transformation chimique induite par la désintégration du plasmon. Une étude systématique et exhaustive sur la stabilité des clusters et nanoparticules d’argent et l’influence de leurs tailles sur les performances photocatalytiques ainsi le mécanisme de réaction seront également évoqué. A la fin, une conclusion générale ainsi que les perspectives de ce travail seront présentées.
Domaines
Chimie organique
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