Synthèse par plasma d'arc glissant des dioxydes de manganèse MnO2 : application à la dégradation catalytique de la Tartrazine Jaune dans les eaux usées
(2018)
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- (fr) Ce présent travail reposant sur deux piliers, vise la préparation des nanomatériaux de MnO2 mésoporeux dotés d’une grande activité et stabilité, via le procédé plasma d’arc glissant, à des fins d’oxydation catalytique, photocatalytique et plasmacatalytique de la Tartrazine Jaune en solution comme polluant organique. Le premier pilier consiste à mettre en évidence les propriétés oxydoréductrices du plasma d’arc glissant pour la synthèse des nanomatériaux de MnO2 à des fins catalytiques. Ainsi, les polymorphes α-MnO2 et γ-MnO2 avec des surfaces spécifiques de 98 et 48 m2/g ont été plasma-synthétisés à haut voltage (600V) respectivement par réduction du KMnO4 et oxydation du Mn(CH3COO)3.2H2O grâce aux radicaux NO· et HO· générés en milieu plasma d’arc glissant. Les mêmes synthèses opérées à bas voltage (480V) donnent le polymorphe δ-MnO2 avec des surfaces spécifiques de 186 et 289 m2/g. On enregistre donc, le changement de polymorphe et l’augmentation de la surface spécifique lorsque le voltage diminue. Ces changements sont aussi enregistrés lorsque le débit d’air diminue. Les tests catalytiques des différents MnO2 en présence du H2O2, révèlent une inefficacité d’élimination de la Tartrazine Jaune (TJ), due à la décomposition catalysée du H2O2 en molécules O2 et H2O. Tandis que, le traitement avec chaque catalyseur seul (sans apport du H2O2) révèle une élimination importante de la TJ, qui est due à la production des radicaux HO· et HO2· très oxydants, via la réaction entre l’oxygène dissous, l’eau et les électrons générés par les différents MnO2 avec le Mn dans une valence mixte (III, IV). Les tests photocatalytiques révèlent un apport significatif des rayonnements solaires au processus de décoloration catalytique de la TJ. On enregistre une synergie entre le plasma et chaque catalyseur lors de la décoloration plasmacatalytique de la TJ. Par ailleurs, les espèces post-décharge temporelle plasma impactent positivement les propriétés catalytiques du MnO2 plasma-synthétisé. Le second pilier consiste à étudier la stabilité des nanomatériaux de MnO2 plasma-synthétisés. Les résultats révèlent que l’insertion d’espèces ioniques (K+, Na+, Mg2+) dans la structure du polymorphe de MnO2 plasma-synthétisé, renforce sa stabilité thermique et catalytique, comparativement au MnO2 non-modifié qui change de polymorphe après chauffe à haute température (400°C) et perd son activité après le premier cycle catalytique. Ainsi le plasma d’arc glissant apparait comme un procédé innovant et écologique de synthèse de divers polymorphes de MnO2.
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Citations
Boyom Tatchemo, F. W. (2018). Synthèse par plasma d’arc glissant des dioxydes de manganèse MnO2 : application à la dégradation catalytique de la Tartrazine Jaune dans les eaux usées. https://hdl.handle.net/2078.5/127409