Développement materiaux photocataliques eco-concos pour la degradation de polluants en milieu aqueux

Abstract

La contamination des ressources hydriques par les polluants organiques, notamment les colorants textiles, constitue l'un des défis environnementaux majeurs de notre époque. Dans ce contexte, le présent travail s'inscrit dans une démarche de développement de matériaux photocatalytiques éco-conçus, capables de dégrader efficacement ces polluants en milieu aqueux sous irradiation lumineuse visible. L'objectif principal de cette étude est la synthèse et la caractérisation de composites g-C₃N₄/V₂O₅ à différents taux de dopage (0,5 ; 1 ; 2 et 4 % en V₂O₅), et l'évaluation de leur activité photocatalytique pour la dégradation du bleu de méthylène (BM) comme colorant modèle. Le nitrure de carbone graphitique (g-C₃N₄) a été synthétisé par calcination de l'urée, tandis que les nanostructures de V₂O₅ ont été élaborées par une voie chimique contrôlée. La caractérisation par DRX, FTIR et MEB a confirmé la formation effective des composites et mis en évidence les interactions interfaciales entre les deux phases. Les tests photocatalytiques, réalisés sous irradiation solaire simulée, ont montré que le composite 2% g-C₃N₄/V₂O₅ présente les meilleures performances, avec une constante de vitesse apparente K = 0,02319 min⁻¹, soit 26,7 fois supérieure à celle du g-C₃N₄ seul. Cette amélioration est attribuée à la formation d'une hétérojonction de type II favorisant la séparation des charges photogénérées. L'optimisation des paramètres opérationnels a permis de déterminer les conditions optimales pH = 11, masse du catalyseur = 150 mg, concentration initiale = 10 ppm. Par ailleurs, une étude originale du phénomène de charge/décharge photocatalytique a révélé que le composite peut maintenir une activité catalytique en conditions d'obscurité après pré-irradiation, ouvrant des perspectives prometteuses pour le traitement des eaux de nuit