Application of ZnO nanowires to water depollution and microfluidic

Autor: Martin, Nathan
Přispěvatelé: Electronique, Systèmes de communication et Microsystèmes (ESYCOM), Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Gustave Eiffel, Université Paris-Est, Yamin Leprince-Wang, STAR, ABES
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Autre [cond-mat.other]. Université Paris-Est, 2020. Français. ⟨NNT : 2020PESC2039⟩
Popis: Photocatalysis is a cost-effective and renewable process, able to degrade organic pollutants, namely the new “emergent pollutants”. Those emergent pollutants are pollutants which detection is new, and which are not efficiently removed from wastewater by the current water treatment plants. To perform photocatalysis, it is necessary to use a photocatalyst, often a metallic oxide. ZnO nanowires have proven their efficiency as photocatalysts, despite a few problems with their use. ZnO is thus a promising solution to develop innovant processes, able to degrade those emergent pollutants from the environment, and so improving the quality of accessible water.The first part of this thesis focuses on metallic doping of the ZnO nanowires. The doped samples demonstrated their efficiency on three different dyes: acid red 14, methylene blue and methyl orange, which are degraded more quickly compared to undoped samples. It also presents an alternative method of synthesis. The second part uses HPLC/MS to investigate the degradation of acid red 14 and methylene blue, to calculate the quantity of dye after the photocatalysis, and obtain some informations about the degradation mechanism.Finally, the third part describes the development of a microfluidic reactor containing ZnO nanowires, to perform a high-flowrate and continuous degradation of organic pollutants. The synthesis parameters of the performed in situ growth have been deeply studied to obtain the best photocatalytic efficiency, allowing to degrade acid red 14 with a better efficiency than the usual method
La photocatalyse est un procédé peu coûteux et renouvelable, permettant de dégrader les polluants organiques, notamment les polluants dits « émergents », dont la détection est récente et qui ne sont pas correctement éliminés par les stations d’épuration actuelles. Pour permettre les réactions de photocatalyse, il est nécessaire de passer par un photocatalyseur, souvent un oxyde métallique. Les nanofils de ZnO ont prouvé leur efficacité en tant que photocatalyseur, malgré quelques obstacles à leur utilisation. Le développement de nouvelles méthodes disponible pour les besoins de l’Humanité.de synthèse permettant d’augmenter l’efficacité du ZnO est donc une piste prometteuse pour le développement de nouveaux procédés permettant d’éliminer ces polluants émergents de la nature, et donc améliorer la qualité de l’eau.La première partie de cette thèse s’intéresse au dopage métallique des nanofils de ZnO. La meilleure efficacité des échantillons dopés est démontrée sur trois colorants : l’acide red 14, le bleu de méthylène et l’orange de méthyle, qui sont dégradés plus rapidement par ceux-ci, comparés aux échantillons non dopés. Elle présente également une étude d’une méthode alternative de croissance des nanofils. La deuxième partie analyse la dégradation de l’acide red 14 et du bleu de méthylène par HPLC/MS, dans le but de déterminer la quantité de colorant restante après la photocatalyse, et d’obtenir des informations sur le mécanisme de dégradation.Finalement, la troisième partie présente le développement d’un réacteur microfluidique contenant du ZnO, afin de dégrader en continu des polluants organiques à haut-débit. Les paramètres de synthèse de la croissance in situ utilisée ont été étudiés en détails afin d’obtenir la meilleure efficacité photocatalytique possible, permettant de dégrader l’acide red 14 de manière plus efficace que la méthode photocatalytique classique
Databáze: OpenAIRE
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