Synthèse et caractérisations d’un composite à base de polymère

Abstract

Dans ce travail, les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) ont été synthétisées via le procédé sol-gel (chimie douce), utilisant l'alcoxyde de métal comme précurseur. Le TiO2 est un matériau prometteur surtout lorsqu'il est réduit à l'échelle nanométrique. Dans ce travail, plusieurs temps de calcination ainsi que des divers solvants ont été étudiés. La structure, la morphologie et la taille des particules synthétisées ont été réalisées par diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) , microscope électronique à balayage (MEB)et EDX. Les diffractogrammes de DRX ont révèle une structure anatase du TiO2 avec des tailles nanométriques. La taille moyenne des cristallites est de 17 nm pour le TiO2, synthétisé dans l’éthanol comme solvant. Les mesures IRTF confirment la structure anatase de TiO2. Les images MEB ont montré que la taille de particules agglomérées en agrégats nanométrique. L'activité photo-catalytique des nanoparticules synthétisées a été étudiée par photo-dégradation du colorant bleu de méthylène sous rayonnement ultraviolet. De l’autre côté des nanocomposites de PolySulfone (PSu) chargé par le dioxyde de titane (TiO2) ont été réalisés en utilisant la méthode de mélange en solution. L'effet des nanoparticules de TiO2 sur les propriétés de Polysulfone (PSu) a été étudié en utilisant un certain nombre de techniques: diffraction des rayons X (XRD), analyse thermogravimétrique (TGA), microscopie électronique à balayage (MEB) et infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) pour caractériser les nanocomposites obtenus. A partir de l'analyse des données DRX, on observe que la taille moyenne des cristallites de TiO2 utilisés dans le nanocomposite TiO2 / PSu est d'environ 17 nm. Les résultats de la spectroscopie IRTF confirment l'existence de la phase TiO2 tétragonale dans la matrice Polysulfone (PSu). Par rapport à la matrice pure PSu, les propriétés thermiques des films nanocomposites ont montré que la stabilité thermique est améliorée avec 20% de nanoparticules de TiO2. Cette étude est approfondie par une série des nanoparticules de TiO2 dopées au fer et cuivre à différents pourcentages par la méthode sol- gel. La substitution du fer et cuivre dans les nanoparticules synthétisées a été caractérisé par la diffraction des rayons X (DRX), IRTF, MEB et EDX. La diffraction des rayons X (DRX) a montré que tous les échantillons cristallisent sous une phase anatase. La taille des particules diminue quand le pourcentage du dopant (Fe et Cu) augmente. Les micrographes de microscope électronique à balayage (MEB) montrent des cristallites avec une taille nanométrique. Par ailleurs les spectres d’absorptions infrarouges (IRTF) des photocatalyseurs préparés présentent une fréquence vibrationnelle caractéristique de la liaison Ti-O. Le MEB a montré une bonne dispersion et bonne homogénéité à la surface d’une matrice polymérique de polysulfone après le dopage avec ces nanoparticules synthétisée, alors que les propriétés optiques montrent une sensibilisation plus importante pour les métaux dopants suite à une diminution de l’énergie du gap. L’activité photocatalytique est améliorée suite à une grande adsorption du colorant bleu de méthylène « BM »sur les nanomatériaux synthétisés.